«La ciencia no solo es compatible con la espiritualidad; es una fuente profunda de espiritualidad. Cuando reconocemos nuestro lugar en una inmensidad de años luz y en el paso de los siglos, cuando comprendemos la complejidad, la belleza y la sutileza de la vida, entonces ese sentimiento elevado, ese sentido de euforia y humildad combinados, es seguramente espiritual.»- Carl Sagan » The Demon-Haunted World (en inglés).»
Aprendiendo sobre el Universo, he sentido momentos espirituales, como los describe Sagan, a medida que entiendo mejor mi conexión con el todo más amplio. Como cuando me enteré por primera vez de que estaba hecho literalmente de las cenizas de las estrellas, los átomos de mi cuerpo se propagaron al éter eterno por medio de supernovas. Otro momento espiritual fue ver esta imagen por primera vez:
Una neurona en el cerebro yuxtapuesta con cúmulos de galaxias y sus filamentos conectados de materia y materia oscura. El parecido es inmediatamente claro. La implicación? Puedes tener un universo entero en tu cabeza. Pero la similitud entre las imágenes podría ser simplemente un caso de apofenia – percepción de semejanza donde no existe realmente. Después de todo, ¿cómo pueden estas dos cosas ser similares dada la gran diferencia de escala entre ellas? Pero, ¿y si más allá de la similitud visual entre las redes de neuronas en el cerebro y las redes de galaxias en el Cosmos, una medición objetiva podría comparar cuán similares son realmente? Eso es lo que Franco Vazza (astrofísico de la Universidad de Bolonia) y Alberto Feletti (neurocirujano de la Universidad de Verona) se propusieron descubrir combinando ambas disciplinas para una publicación en «Fronteras de la Física.»
Un enlace Intergaláctico
El cerebro humano es literalmente una de las estructuras más complejas conocidas en el Universo, que es en sí misma la mayor de todas las complejidades. El cerebro tiene alrededor de 80 mil millones de neuronas, las células que procesan la entrada de los sentidos y envían señales al cuerpo a través del sistema nervioso. Las neuronas también están conectadas en red, comunicándose entre sí a través de conexiones llamadas axiones y dendritas. Hay alrededor de 100 billones de conexiones entre neuronas que forman la red neuronal que crea quién eres.
– Patrick Hsieh CC BY-SA 4.0
El Universo también está conectado en red. Si bien podemos pensar en el espacio como objetos separados por vastas extensiones de space bueno space espacio, ese no es del todo el caso. El Universo que vemos con nuestro equipo científico se conoce como el» Universo Observable » de aproximadamente 90 MIL MILLONES de años luz de diámetro y que contiene del orden de cientos de miles de millones a unos pocos billones de galaxias. Estas galaxias, como nuestra Vía Láctea, colecciones de miles de millones de estrellas, están agrupadas en cúmulos de galaxias. Nuestra Vía Láctea es parte del «Grupo Local» que contiene las galaxias vecinas Andrómeda y Triangulo, así como otras 50 galaxias. Esas galaxias son a su vez parte de un grupo más grande llamado Supercluster Virgo. El espacio entre grupos y cúmulos no está vacío, sino que alberga filamentos de conexión de materia ordinaria y oscura que se extienden durante millones de años luz. De esta manera, el Universo puede ser considerado como una red gigante de cúmulos de galaxias todos interconectados de manera similar a las redes neuronales en el cerebro. Esa red se llama la Red Cósmica.
Un Universo Dentro de un Universo
La investigación para encontrar similitudes cuantificables entre ambas redes nació en una asociación entre neurociencia y astrofísica. Usando técnicas y herramientas de ambas disciplinas, Vazz y Feletti analizaron estas dos redes para encontrar similitudes cuantificables más allá de la similitud visual percibida. ¿Eran estas redes comparables y, de ser así, qué significa eso?
Los investigadores utilizaron cortes de 4 micrómetros de grosor de la corteza humana, la capa externa del cerebro que es responsable de procesar el lenguaje, la información sensorial, el pensamiento, la memoria y la conciencia. Estos fueron comparados con 25 megaparsec (1 parsec = aprox. 3.26 años luz) «rebanadas» gruesas del Universo tomadas de un volumen simulado por computadora de 1 millón de megaparsecs cúbicos de espacio. Las rebanadas de cerebro y Universo son relativamente comparables en grosor, dado que ambos tienen 27 órdenes de magnitud de tamaño diferentes entre sí.
– Vazza F y Feletti A (2020)
Dependiendo de la escala, se examinaron los cortes; la similitud en la estructura no siempre fue evidente. Pero con un aumento de 40x en el tejido cerebral, los investigadores comenzaron a ver similitudes en la estructura. el aumento de 40x representa una escala de 0,01 a 1,6 mm en el cerebro y de 1 a 100 megaparsecs en el Universo. Aquí, la red neuronal aparece como los cúmulos de galaxias. Además, la similitud de las redes puede medirse objetivamente y compararse utilizando dos técnicas. La primera es la «centralidad de grado de red», que mide la longitud de las conexiones de red y el grado de conectividad en una red dada. El núcleo o centro de una neurona es mucho más pequeño en radio que la longitud de los axiones y dendritas de conexión. De manera similar, los cúmulos de galaxias son mucho más pequeños en radio que la longitud de los filamentos de conexión. El segundo método para comparar objetivamente ambas redes es el «coeficiente de agrupación», que cuantifica la cantidad de estructura adyacente a cada nodo de conexión (cúmulo de neuronas o galaxias) y compara esa estructura con un punto aleatorio dentro de la red. Esta comparación contrasta la organización con la aleatoriedad en ambas redes.
Aplicando las técnicas a estas escalas, Vazz y Feletti encontraron similitudes «notables» entre el cerebro y el Universo. También descubrieron que las redes eran más parecidas entre sí que otras estructuras biológicas y físicas, incluidas las ramas de los árboles, la dinámica de la formación de nubes o la turbulencia del agua. Estas otras estructuras son de naturaleza fractal. Los patrones fractales se repiten automáticamente y se ven iguales independientemente de la escala que los observe. Por el contrario, el Universo se ve completamente diferente a escalas más pequeñas que grandes. Las galaxias y los sistemas solares no se parecen a la Red Cósmica que crean. Del mismo modo, el cerebro ya no se parece a la red neuronal cuando se observa a diferentes escalas. La escala misma podría ser importante para la creación de estas estructuras en términos de cómo se organizan.
Los investigadores concluyen sus hallazgos » insinúan el hecho de que configuraciones de red similares pueden surgir de la interacción de procesos físicos completamente diferentes, lo que resulta en niveles similares de complejidad y autoorganización, a pesar de la dramática disparidad en las escalas espaciales de estos dos sistemas.»En otras palabras, redes como el cerebro y el Universo pueden compartir una estructura similar mientras que son completamente diferentes en tamaño y formadas por diferentes procesos (gravedad vs biología). Sin embargo, es posible que algo hizo que ambos evolucionaran y crecieran de una manera similar.
Los investigadores observaron otras dos similitudes interesantes entre el cerebro y la Red Cósmica. La primera fue la proporción de composición. El cerebro es un 77% de agua, mientras que la Red Cósmica es aproximadamente un 73% de energía oscura. El agua y la energía oscura no son parte de la red en sí, sino que se consideran «material pasivo» o energía pasiva. La presencia y la proporción de material pasivo/energía podrían ser relevantes para la forma en que se forman estas redes. Una segunda similitud fascinante es que la cantidad de datos de computadora necesarios para mapear los modelos de Universo simulados es comparable a los límites teóricos de almacenamiento de memoria del cerebro humano. Se necesitan entre 1 y 10 Petabyes (1 Petabyte = 1000 Terrabytes) de datos para simular la evolución del Universo observable a escalas donde la Red Cósmica se hace aparente. Las estimaciones de la capacidad total de almacenamiento del cerebro humano son de aproximadamente 2,5 Petabytes. Un humano podría almacenar teóricamente una buena parte de la estructura del Universo observable inside dentro de su cerebro. O, aún más sorprendente de considerar, la Red Cósmica teóricamente podría almacenar los datos de toda una vida de experiencias humanas.
galaxias más distantes jamás fotografiadas. – NASA / ESA
Además de similitudes, hay diferencias entre la Red Cósmica y el cerebro. Si bien las muestras de cerebro utilizadas eran de la corteza, todo el cerebro no es uniforme. Diferentes partes del cerebro están estructuradas para diferentes propósitos, mientras que una característica clave del Universo es su uniformidad en casi todas las direcciones. Los enlaces entre neuronas en el cerebro son para la transmisión de información sensorial, mientras que los enlaces en el Universo transmiten energía y materia por sí solos. Vazz y Feletti esperan que su investigación inspire el desarrollo de algoritmos más potentes para descubrir aún más similitudes entre el cerebro y el Universo. Tal vez aprendamos sobre las condiciones que hacen que dos redes nacidas de procesos completamente diferentes se parezcan tan estrechamente entre sí.
Hemos escuchado a Carl Sagan describir cómo nuestros cuerpos están literalmente hechos de estrellas. Ahora estamos empezando a entender que nuestro cerebro puede ser modelada como ellos. Todo un universo de conexiones está en tu mente, un universo dentro de un universo, y uno es capaz de llegar al otro que lo dio origen. Miles de millones de neuronas tocando miles de millones de estrellas, seguramente espirituales.
Más para explorar:
Las imágenes reales del universo simulado utilizadas en la investigación: https://cosmosimfrazza.myfreesites.net/cosmic-web-and-brain-network-datasets
¿El cerebro humano se parece al Universo? | EurekAlert! Noticias Científicas
Como Arriba Como Abajo Exposición de Arte
Cómo Tu Cerebro Es Como la Red Cósmica (nautil.us)
Explorando las Conexiones Entre Cosmos & Mente A Través de Seis Instalaciones de Arte Interactivas en «Como Arriba Como Abajo» (arxiv.org)
Pregúntale A Ethan: ¿Está Vivo El Universo Mismo? (forbes.com)
¿Qué tamaño tiene el Universo? – Universo Hoy
Cómo se tejen los Filamentos en la Red Cósmica (arxiv.org)
Vídeo de Simulación de Materia Oscura Aquarius-ESO
