Naukowcy: mózg funkcjonuje na granicy dwóch faz

Fot. Adobe Stock
Fot. Adobe Stock

Naukowcy z Northwestern University twierdzą, że mózg cały czas balansuje w punkcie przejścia między dwiema fazami - choć nie wiedzą, jakie to fazy. Dotyczy to prawdopodobnie każdego mózgu – człowieka, ssaka czy owada.

Kiedy lód się ogrzewa, topnieje i zmienia się w płynną wodę, a przy obniżeniu temperatury, woda zamienia się w lód. Jest to przykład tzw. przejścia fazowego.

Badacze z Northwestern University uważają, że mózg cały czas znajduje się na granicy przejścia między dwiema fazami. Nie chodzi oczywiście o to, że znajduje się on stanie pomiędzy fazą płynną i stałą, jak topniejący lód.

"Struktura mózgu na poziomie komórkowym wydaje się być bliska przejścia fazowego" - mówi Helen Ansell główna autorka artykułu opublikowanego w magazynie "Communications Physics".

"Znanym przykładem tego jest sytuacja, gdy lód topnieje i zamienia się w wodę. To wciąż są cząsteczki wody, ale przechodzą one z fazy stałej do ciekłej. Z pewnością nie mówimy, że mózg jest bliski stopienia. W rzeczywistości nie mamy sposobu, aby wiedzieć, między jakimi dwiema fazami mózg może przechodzić. Ponieważ gdyby znajdował się po którejkolwiek stronie punktu krytycznego, nie byłby mózgiem" – dodaje badaczka, cytowana na stronie uczelni (https://news.northwestern.edu/stories/2024/06/brains-structure-hangs-in-a-delicate-balance/).

Naukowcy doszli do swoich wniosków po tym, jak przyjrzeli się trójwymiarowej strukturze neuronów w mózgu, w nanometrowej skali. Jak wyjaśniają, od długiego czasu w sieci neuronów można dostrzec struktury zbliżone do fraktali – wzorów, które oglądane w mniejszej skali przypominają to, co można zobaczyć, patrząc na nie w skali większej.

Takie właśnie zbliżone do fraktali wzory można znaleźć w różnych systemach znajdujących się blisko punktu przejścia między różnymi fazami. "Widzimy je we wszystkich systemach znanych fizyce znajdujących się w punkcie krytycznym. Wydaje się, że mózg znajduje się w delikatnej równowadze między dwiema fazami" – mówi István Kovács, jeden z autorów badania.

Naukowców zaskoczyło coś jeszcze. Otóż to samo zjawisko odkryli w mózgach przeróżnych organizmów – od ludzi, przez myszy, po muszki owocowe. "Na pierwszy rzut oka struktury te wyglądają różnie – cały mózg muchy ma wielkość małego neuron człowieka. Jednak dostrzegliśmy wyłaniające się cechy, które w różnych mózgach są zadziwiająco podobne" – informuje Ansell.

Zdaniem naukowców odkrycie pozwoli na stworzenie lepszych modeli działania mózgu, w tym ludzkiego oraz może doprowadzić do stworzenia lepszych sztucznych sieci neuronowych. Teraz badacze chcą przeprowadzić podobne obserwacje na większych fragmentach mózgów i zobaczyć, czy odkryta zasada utrzymuje się w większej skali. (PAP)

Marek Matacz

mat/ zan/

Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.

Czytaj także

  • Fot. Adobe Stock

    W sierpniu sonda Juice przeleci między Ziemią i Księżycem

  • Fot. Adobe Stock

    Sonda Ramses zbada nadlatującą do Ziemi asteroidę

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

newsletter

Zapraszamy do zapisania się do naszego newslettera