Trong bài báo đăng trên tạp chí khoa học Frontiers in Physics, nhà vật lý thiên văn người Ý là Franco Vazza (thuộc Đại học Bologna) và nhà giải phẫu thần kinh Alberto Feletti (thuộc Đại học Verona) đã công bố một loạt sự tương đồng giữa hai trong số những hệ thống phức tạp và phức tạp nhất trong tự nhiên: mạng lưới thần kinh trong não người và mạng lưới thiên hà trong Vũ trụ.
Về cơ bản, quy mô và và kích thước của 2 cấu trúc này khác nhau khoảng 27 bậc độ lớn (một tỷ tỷ tỷ). Nhưng kết quả của nhóm nghiên cứu cho thấy rằng, mức độ phức tạp và khả năng tự tổ chức của mạng lưới thần kinh và mạng lưới thiên hà có nhiều đặc điểm tương tự nhau.
Chẳng hạn, tiểu não của con người có khoảng 69 tỷ tế bào thần kinh, trong khi vũ trụ khả kiến hiện đang tồn tại ít nhất 100 tỷ thiên hà. Đặc biệt, cả hai hệ thống được sắp xếp trong các mạng lưới được định hình rõ ràng.
Theo đó, các thiên hà (và các tế bào thần kinh) kết nối với nhau thông qua một mạng lưới phức tạp, trải dọc theo các mạch dài đan chéo nhau và những mối nối/nút liên kết. Những cấu trúc dạng nút lan tỏa như thế này đều xuất hiện ở cả vũ trụ và bộ não người.
Mạng lưới tế bào thần kinh trong não người...
Ngoài ra, não người và thành phần của vũ trụ cũng có sự tương đồng về mặt thành phần cấu tạo. Chẳng hạn, tế bào thần kinh, được sắp xếp dưới dạng sợi dài và nút, chỉ chiếm khoảng 30% khối lượng của bộ não. 70% trọng lượng còn lại là dịch trong não người.
Với vũ trụ khả kiến, các thiên hà chỉ chiếm 30% khối lượng. Gần 70% khối lượng còn lại của vũ trụ được tạo thành từ các vật chất được gọi là vật chất tối, vốn không thể quan sát một cách trực tiếp do chúng không phát ra ánh sáng hay năng lượng. Có thể thấy, cả dịch trong não người và vật chất tối đều là thành phần thụ động và chỉ đóng vai trò gián tiếp trong cấu trúc bên trong.
Dựa trên các đặc điểm nói trên, nhóm nghiên cứu tiếp tục tiến hành so sánh định lượng của cả hai cấu trúc dựa trên hình ảnh để tìm kiếm điểm tương đồng về sự dao động mật độ vật chất giữa bộ não và mạng vũ trụ.
Theo đó, họ đã sử dung ảnh chụp cắt lát của tiểu não và vỏ não của con người ở các góc độ phóng đại khác nhau, và so sánh chúng với các hình ảnh mô phỏng mạng lưới thiên hà trong vũ trụ. Kết quả, nhóm nghiên cứu phát hiện ra sự phân bố tương đối của các dao động trong hai hệ thống giống nhau đến kinh ngạc - mặc dù có sự khác biệt về quy mô.
Hàng tỷ thiên hà được phân bổ trong các mạng lưới kéo dài hàng trăm triệu năm ánh sáng
"Chúng tôi tính toán mật độ quang phổ của cả hai hệ thống. Đây là kỹ thuật thường được sử dụng khi nghiên cứu sự phân bổ của các thiên hà trong vũ trụ", nhà vật lý học thiên thể Franco Vazza của Đại Bologna (Ý) cho biết .
"Kết quả phân tích của chúng tôi cho thấy sự phân bổ của tần suất xung động bên trong mạng thần kinh tiểu não diễn ra với quy mô từ 1 micromét đến 0,2 mm, tương tự như tiến trình phân bổ vật chất của vũ trụ. Nhưng tất nhiên, 2 cấu trúc có sự khác biệt mặt quy mô, khi các vật chất trong vũ trụ được phân bổ trong khoảng cách từ 5 triệu đến 500 triệu năm ánh sáng."
Nhưng đó không phải là tất cả.
Nhóm nghiên cứu tiếp tục xem xét các đặc điểm hình thái khác, chẳng hạn như số lượng các sợi được kết nối với mỗi nút. Mạng vũ trụ có trung bình 3,8 đến 4,1 kết nối cho mỗi nút. Vỏ não người có trung bình 4,6 đến 5,4 kết nối trên mỗi nút. Ngoài ra, trong cả 2 hệ thống, các kết nối có xu hướng tập hợp xung quanh các nút trung tâm.
Ảnh chụp cắt lát của tiểu não và vỏ não của con người (bên trái) và ảnh mô phỏng của mạng vũ trụ (bên phải)
Và cả hai cấu trúc này dường như có một khả năng thông tin tương tự nhau. Một nghiên cứu vào năm 2017 cho thấy bộ não có thể chứa tối đa khoảng 2,5 petabytes dữ liệu. Một nghiên cứu khác gần đây của nhà vật lý thiên văn Franco Vazza cho thấy dung lượng bộ nhớ cần thiết để lưu trữ độ phức tạp của vũ trụ là khoảng 4,3 petabyte.
"Nói một cách đại khái, sự tương đồng về khả năng ghi nhớ này có nghĩa là toàn bộ phần thông tin được lưu trữ trong não người (ví dụ, toàn bộ kinh nghiệm sống của một người) cũng tương tự như cách vũ trụ phân bổ phân bổ các thiên hà trong không gian rộng lớn.’
Tất nhiên điều này không có nghĩa là vũ trụ là một bộ não khổng lồ có khả năng tri giác. Mặc dù vậy, nó gợi ý rằng các quy luật chi phối sự phát triển cấu trúc của cả hai có thể giống nhau.
"Có khả năng các kết nối trong các mạng lưới này phát triển theo các nguyên tắc vật lý tương tự, bất chấp sự khác biệt rõ ràng và nổi bật giữa các lực vật lý điều chỉnh sự phân bố của các thiên hà và tế bào thần kinh", nhà giải phẫu thần kinh Alberto Feletti giải thích.
Tham khảo Science Alert