شباهت زیاد بین سلول هاي عصبی و شبکه های کیهانی (گمان میکنی جزيي کوچکی در حالی که جهانی بزرگتر، درون توست)
خاطرات زندگی تو اساسا میتواند در ساختارهای جهانی ذخیره شود.کریستوفر کخرهبر تحقیقات روی هشیاری و مغز انسان اینطور گفته است که مغز پيچيده ترين چیز در جهان شناخته شده است.
این سخت نیست که ببینیم آیا این درست است یا نه.
با یکصد میلیارد سلول عصبی و صد تریلیون ارتباطات، مغز یک چیز بسیار بسیار پيچيده است!
ولی بسیاری چیزهای پیچیده ديگر در کیهان هست.
برای نمونه کهکشان ها میتوانند با هم بپيوندند. و ساختارهای زيادي مانند خوشه ها، سوپر خوشه و رشته ها را درست کنند که در فاصله صدها میلیون سال نوری توسعه يافته است. مرز بین این ساختمانها و کشيدگي های کناری تشکیل شده از فضای خالی- که فضای خالی کیهانی ما، نامیده میشود- می تواند بسیار پیچیده باشد. جاذبه مواد این مرزها را با سرعت هزاران کیلومتر در ثانیه شتاب میدهد و ایجاد موج شوکی و تلاطم گازهای بین کهکشانی می کند. ما پیشبینی کرده ایم که این مرزهاي فضای خالی-رشته اي یکی از پیچیده ترين حجم های کیهان است.
این ما را به فکر وامی دارند: اینها پیچیده تر است یا مغز؟
پس ما یعنی ستاره شناسان و دانشمندان علم اعصاب تلاش می کنیم تا پیچدگي شبکه های کیهاني و شبکه های عصبی را مقایسه کنیم.
نتایج اوليه مقايسه ما بسیار شگفت انگیز بود، نه فقط پیچیدگی های مغز و شبکه کیهانی واقعا به هم شبیهند بلکه ساختار آنها هم بسيار به هم شباهت دارد. کیهان شبیه مغز است ولي در مقیاس هایی که ميليار میلیارد میلیارد بار متفاوت است.
مقایسه مغز و خوشه های کهکشانی دشوار است برای این کار باید اطلاعات از چند روش به دست بیاید :
تلسکوپ، شبیه سازی عددی، میکروسکوپ الکترونی، ايمونو هيستوکميستري و MRI عملکردی .
و به ما هم نیاز دارد تا مقیاس های اندازه گیری بسیار متفاوت را داشته باشیم و مقایسه کنيم: کل شبکه های کیهانی در مقياس بزرگ، حداقل به اندازه چند ده میلیارد سال نوری امتداد دارد. به علاوه یکی از آن کهکشان ها میتواند خانه ای برای ميلياردها مغز باشد!
اگر شبکه کیهانی حداقل به پیچیدگی هر کدام از اجزای آن باشد، ما شاید نتیجه بگيريم، بايد به پیچیدگی مغز باشد. تعداد کامل سلول های عصبی در مغز انسان در حدود همان تخمیني است که از تعداد کهکشان ها در جهان قابل مشاهده، زده میشود.
پدیده های طبیعي همه در یک مقیاس، پیچیده نيستند. شبکه باشکوه بافت کیهانی فقط وقتی مشاهده میشود که آسمان در مقیاس خود بررسی شود. در مقیاسهای کوچک تر وقتی ماده به ستاره، سیارات، ابرهای ماده سیاه تبدیل شود، این ساختار از بين ميرود.
کهکشان در حال دگرگونی، به فاصله اوربیتال های الکتروني در اتم توجهی نمیکند و الکترون ها به دور هسته های خود و بدون توجه به سیستمی کهکشانی- که درون آن هستند- می چرخند. در این هستی، سیستم های فراوانی هست که درون سیستم هایی دیگر جای می گیرد و در مقیاس های متفاوت با آن واکنشي ندارند.
این تفکيک مقیاسی به ما اجازه می دهد تا پدیده های فیزیکی را وقتی روی مقیاس های طبیعی خود پدیدار مي شود، مطالعه کنیم.
بلوک های ساختمانی شبکه کیهانی حفره های جذب کننده ستاره ها، گاز و ماده سیاه هستند(وجود ماده سیاه باید دقیق تر بررسی شود).
در کل، تعداد کهکشان ها درون جهان قابل مشاهده، باید حدود یکصد میلیارد باشد. توازن بین توسعه شتابدار تار و پور زمان فضایی و کشش خودجاذبگي، این شبکه را به فرمی شبیه تار عنکبوت در می آورد. ماده سیاه و ماده معمولی، در هم میتند و رشته هاي شبیه زنجیره میسازد و خوشه های کهکشانی در تقاطع هاي رشته ای، شکل می گیرد، و بیشتر فضای باقی مانده را اساسا از همه چیز تهی می کند.
ساختار حاصل شده تا حدودی شبیه ساختار بیولوژیک است.
تخمین مستقیم سلول های عصبی یا نورون ها در مغز انسان تا زمان اخیر در مقالات نبود.
ماده خاکستری قشر مغز- که حدود هشتاد درصد حجم مغز را تشکیل میدهد، حدود شش میلیارد سلول عصبی(19% نورون های مغز)و نزدیک به نه ميلياد سلول غیر عصبی دارد. مخچه حدود 69 میلیارد سلول عصبی (80.2 درصد سلول های عصبی مغز) و حدود 16 ميليارد سلول غیر عصبی دارد. بسیار جالب است که تعداد کل نورون های موجود در مغز انسان در حدود تخمینی تعداد کهکشان ها در جهان قابل مشاهده است.
در نگاه اول، چشم، بلافاصله شباهت های زیادی را بین تصاویر تار و پود شبکه کیهانی و مغز می بیند. در شکل اول ما اندازه گیری ماده کیهانی را در یک قطعه با فاصله یک میلیارد سال نوری با برش چهار میلیمتری قطعه ای درون مخچه انسان مقایسه کرده ایم.
توزیع ماده شبیه سازی شده شبکه کهکشانی در برابر توزیع سلول های عصبی در مخچه.
@salmanfatemi
سلول های عصبی با آنتی بادی منوکلونال- که به نوورفيلامنت میچسبد- رنگ آمیزی شده است. آیا شباهت آشکار، فقط تلاش انسان برای یافتن طرح های با معنی، در اطلاعات تصادفی است؟! خیلی مشخص است: نه!!
آنالیز آماری نشان ميدهد این سیستم ها شباهت های عددی مشخصی با هم دارند. پژوهشگران از روشی با نام آنالیز طیف قدرت برای مطالعه توزیع کهکشان ها در مقیاس بزرگ استفاده مي کنند. طیف قدرت، یک تصویر قدرت، نوسانات ساختاری را- که متعلق به مقیاس فضایی خاصی است- اندازه می گیرد. به عبارت دیگر این به ما می گوید چگونه نت هاي با فرکانس بالا یا فرکانس پایین، همنوایی منحصر به فرد هر تصویر را می سازد.
توزیع نسبی نوسانات در دو شبکه در بزرگنمایی چندین برابری، بسیار مشابه است.کهکشان در حال دگرگوني و در حال توسعه توجهی به اوربیتال های های الکتروني درون اتم هایش ندارد. نوسانات توزیع در مخچه در 0.1-1 mm یادآور توزیع کهکشانی در صدها میلیارد سال نوری ست.
در کوچکترين مقیاس- که در مشاهده ميکروسکوپي ممکن است (در حدود 10 میکرومتر)- شکل کورتکس مغز بسیار مطابق با کهشان ها در مقیاس چند صد یا هزاران سال نوری ست.
در مقایسه، طیف قدرت سیستم های پیچیده دیگر شامل تصاویر پروجکت شده ابرها، شاخه های درخت و پلاسما و امواج آب، اصلا شبیه شبکه های کیهانی نیست.
طیف های قدرت، سیستم های دیگر وابستگی عمیق تری را در مقیاس ها نشان میداد- که میتواند نمایشی از طبیعت فراکتال باشد( شکل هندسی چند جزئی است که میتوان آن را به قسمت هایی تقسیم کرد، به طوری که هر قسمت یک کپی از کل شکل باشد).
این بسیار جالب است که شاخه های درختان و شکل توزيع ابر، هر دوي آنها به خوبی مانند سیستم های فراکتال با شباهت های زیادی در مقیاس های بسیار زیاد هستند. برای اجزای پیچیده شبکه های کیهانی و مغز انسان به عبارت دیگر، رفتار مشاهده شده، فراکتال نیست که بتواند به عنوان مدرکي از ظهور ساختارهای خود تنظیم و وابسته به مقیاس، تفسیر شود. همانقدر که مقایسه طیف قدرت مهم است به ما نمی گوید آیا دو سیستم پیچیده هستند یا نه.
راه عملی برای اندازه گیری پیچیدگی شبکه، این است که اندازه گيري شود چقدر سخت است، رفتار آن پیشبینی شود.
این می تواند با اندازه گیری تعداد بيت موجود اطلاعات- که لازم است تا کوچک ترین برنامه کامپیوتری ممکن برای انجام آن پیش بيني، ساخته شود- قابل انجام است.
ما اخيرا بر اساس تکامل عددی جهان در حال توسعه، مشخص کردیم چقدر سخت است پیش بینی کنيم، شبکه های کیهانی چگونه بروز میکند.
این اندازه گیری پیشنهاد میدهد که حدود یک تا ده پنتابايت اطلاعات برای توضیح تکامل همه هستی قابل مشاهده، لازم است.
اندازه گیری پیچیدگی مغز انسان سخت تر است زیرا شبیه سازی کلی مغز یک چالش بزرگ است. با این همه ما می توانیم تصور کنیم که پیچیدگی، متناسب با هوش و شناخت است. بر اساس آخرین آنالیزهای ارتباط شبکه های مغز، مطالعات گوناگون به این نتیجه رسیده است که ظرفیت کلی هوش مغز انسان بالغ در حدود 2.5 پتابايت است و از میزان 1-10 پتابايت که برای شبکه کیهانی اندازه گیری شده است، دور نیست.
این شباهت در ظرفیت حافظه به آن معنی است که همه اطلاعات که در مغز انسان ذخیره میشود (برای نمونه کل تجربیات زندگی فرد) میتواند در توزیع کهکشان ها در جهان ما علامت گذاری شود. یا برعکس آن، دستگاه محاسبه ظرفیت حافظه مغز انسان میتواند پیچیدگی ای را- که به وسیله جهان در بالاترین مقیاس ها نشان داده میشود- تولید کند.
این یک حقیقت شگفت انگیز است که شبکه کیهانی بیشتر از آنکه شبیه اجزاي درونی خود باشد، به مغز انسان شبیه است یا شبکه عصبی بیشتر از آنکه شبیه اجزای ساختمان عصبی باشد شبیه شبکه کیهانی است!
به رغم تفاوت های خیلی زیاد در ساختار، مکانیسم فیزیکی و اندازه شبکه عصبی انسان و شبکه کیهانی کهکشان ها- وقتی با وسایل تئوری اطلاعات در نظر گرفته شود- بسيار شبیه هم هستند. آیا این چیزی عمیق را در مورد فیزیک پدیده های وارد شده در دو سیستم، نشان میدهد؟ شاید!
آنالیز ما محدود به نمونه های کوچکی است که با روشهای اندازه گیری بسيار متفاوتی اندازه گیری شده است. همچنین مطالعه ما به شباهت دینامیک بین این سیستم ها اشاره نمیکند، مدل چگونگی جریان اطلاعات در مقیاس ها و زمان فضایی در دو سیستم،یک تست مهم خواهد بود. این برای شبکه کیهانی از طریق شبیه سازی عددی آسان است.
برای مغز انسان ما باید بر اندازه گیری های کلی تری اعتماد کنیم که معمولا از اجزای کوچکتری منشا میگیرد.
در آینده نزديک ما می خواهیم این موارد را با مدل های دقیق تر عددی در مغز انسان بررسی کنیم.
@salmanfatemi
برنامه هايي مانند پروژه مغز انسان- که برای شبیه سازی کل شبکه عصبی انسان طراحی شده است- و آرایش کیلومتر مربعي که بزرگترین سرمایه گذاری سازمانی در ستاره شناسی رادیویی است به ما کمک خواهد کرد در برخی از این جزئیات وارد شویم و بفهمیم که جهان شگفت انگیزتر از آن چیزی است که مي اندیشیدیم.
نگاه ما امروز شاهد شباهتی بی نظیر بین مغز و کهکشان است و شاید در گذشته هرگز کسی اینطور نگاه نکرده است.
و شاید در سالهای بعدی مشخص شود همانطور که مغز مرکز هوش و ابزار هوش است و منافع افراد پر مغز را در این عالم مادی فراهم میکند، کل کیهان مادی هم ابزار هوش وسیعتری است که در کنار دیگر اجزای ناشناخته هستی برای بقای خود و بقاي اجزای خود برنامه می ریزد،
ولی نگاه و برنامه های آن، بسیار فراتر از منافع زودگذر اجزای خرد است.
References
1. Vazza, F. On the complexity and the information content of cosmic structures.Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 465, 4942-4955 (2017).
http://m.nautil.us/…/the-strange-similarity-of-neuron-and-g…
با تشکر از استاد گرانقدر جناب آقای دکتر صفری
👇
شباهت اعصاب مغز با جهان هستی
مارک میلر دانشجوی دکترای دانشگاه برندیس روی ارتباطات ساختاری بین انواع مختلف اعصاب مغزی تحقیق می کرده است که تصویر سمت چپی را بعد از رنگ آمیزی خاصی روی برشهای نازک مغزی به دست می آورد، این تصویر سه عصب مغزی، یکی به رنگ زرد و دو تای دیگر به رنگ قرمز را نشان می دهد. اندازهها در این تصویر میکرونی (یک میلیونیوم متر) است.
در تصویر سمت راست شبیه سازی تشکیل و تکامل جهان هستی را میبینید که توسط گروهی از ستاره شناسان انجام شده است. قسمت زرد روشن بیشترین محل تجمع کهکشانها و نواحی اطراف هزاران ستاره و کهکشان و ماده سیاه را نشان می دهد. اندازهها در این تصویر میلیاردها سال نوری است.
محققین معتقدند شباهت عجیبی بین الگوهای هندسی پدیدههای بسیار متفاوت طبیعی وجود دارد. این تصویر توسط نیویورک تایمز منتشر شده است.
http://nautil.us/…/the-strange-similarity-of-neuron-and-gal…
Neuroscience Safari/آموزش همگانی دانش مغز
منبع: Visual complexity
http://www.neurosafari.com/%D8%B4%D8%A8%D8%A7%D9%87%D8%AA-…/
آدرس مطب : اصفهان ، خیابان آمادگاه ، روبروی داروخانه سپاهان ، مجتمع اطبا ، طبقه اول
تلفن : 32223328 - 031
