Haben wir kosmische Gehirnstrukturen ?

Der Astrophysiker Franco Vazza von der Universität Bologna und der Neurochirurg Alberto Feletti von der Universität Verona haben zusammen an einem Projekt gearbeitet, welches die Gehirnstrukturen eines menschlichen Gehirns mit den Strukturen im Weltraum vergleicht, die wie ein Netz alle Galaxien miteinander verbinden und sind zu überraschenden Übereinstimmungen zwischen beiden Netzwerken gekommen. Ihre Arbeiten wurden in Frontiers of Physics veröffentlicht. Aus diesem Bericht stammen auch die wesentlichen Teile des folgenden Textes.

Das menschliche Gehirn hat ein Volumen von gut einem Liter. Beim Mann sind es 1,27 Liter, bei einer Frau 1,13 Liter, also bei Beiden etwas über einen Kubikdezimeter oder 0,001 Kubikmeter. Das Universum hingegen besitzt ein Volumen von 2,3 Millionen Milliarden Trillionen Kubiklichtjahren. Ganz offensichtlich ein riesiger Unterschied, der bei über 30 Größenordnungen liegt. Aber trotzdem haben beide Strukturen, sowohl das Netz von Galaxien, welches  das Universum durchzieht, als auch das neuronale Netzwerk im Gehirn, überraschende Gemeinsamkeiten.

Das menschliche Gehirn arbeitet mit Hilfe eines ausgedehnten neuronalen Netzwerks, von dem man annimmt, dass es etwa 69 Milliarden Neuronen enthält. Auf der anderen Seite kann das beobachtbare Universum auf ein kosmisches Netz von mindestens 100 Milliarden Galaxien zählen. In beiden Systemen setzen sich nur 30 Prozent der Masse aus Galaxien und Neuronen zusammen. Ebenfalls in beiden Systemen ordnen sich die Elemente, Neuronen bzw. Galaxien, in langen Fäden oder Knoten zwischen den Fäden an. Schließlich bestehen in beiden Systemen 70 Prozent der Massen- und Energieverteilung aus Komponenten, die eine scheinbar passive Rolle spielen: Wasser hat diese Rolle im Gehirn, die sogenannte dunkle Energie hingegen im beobachtbaren Universum, die aber immer noch nicht sicher nachgewiesen ist.






Ausgehend von den gemeinsamen Merkmalen der beiden Systeme, haben die Forscher eine Simulation des Netzes von Galaxien, mit Abschnitten der Großhirnrinde und des Kleinhirns miteinander verglichen. Ziel war es, zu beobachten, wie sich die Materiefluktuationen über so unterschiedliche Skalen streuen. „Wir berechneten die spektrale Dichte beider Systeme. Dies ist eine in der Kosmologie häufig angewandte Technik zur Untersuchung der räumlichen Verteilung von Galaxien“, erklärt Franco Vazza. „Unsere Analyse zeigte, dass die Verteilung der Fluktuation innerhalb des neuronalen Netzes des Kleinhirns auf einer Skala von 1 Mikrometer bis 0,1 Millimeter der gleichen Progression der Materieverteilung wie das kosmische Netz folgt, aber natürlich auf einer größeren Skala, die von 5 Millionen bis 500 Millionen Lichtjahren reicht.“






Die beiden Forscher berechneten auch einige Parameter, die sowohl das neuronale Netz als auch das kosmische Netz charakterisieren: Die durchschnittliche Anzahl von Verbindungen in jedem Knoten und die Tendenz, mehrere Verbindungen in relevanten zentralen Knoten innerhalb des Netzes zu clustern.

„Wieder einmal haben strukturelle Parameter unerwartete Übereinstimmungsgrade identifiziert. Wahrscheinlich entwickelt sich die Konnektivität innerhalb der beiden Netzwerke nach ähnlichen physikalischen Prinzipien, trotz des auffallenden und offensichtlichen Unterschieds zwischen den physikalischen Kräften, die Galaxien und Neuronen regulieren“, fügt Alberto Feletti hinzu. „Diese beiden komplexen Netzwerke zeigen mehr Ähnlichkeiten als die, die zwischen dem kosmischen Netz und einer einzelnen Galaxie oder einem neuronalen Netzwerk und dem Inneren eines Neurons bestehen“.

Die ermutigenden Ergebnisse dieser Pilotstudie veranlassen die Forscher zu der Annahme, dass neue und effektivere Analysetechniken in beiden Bereichen, der Kosmologie und der Neurochirurgie, ein besseres Verständnis der zeitlichen Entwicklung der beiden Systemen zugrundeliegenden Dynamik ermöglichen könnten.


Man könnte diese Forschungsergebnisse zum Anlass nehmen um ein paar unwissenschaftliche und exotische Gedanken zu spinnen:


Kosmische_Gehirnstrukturen.pdf