Sự tương đồng đáng kinh ngạc giữa hệ thống thần kinh của não người và ‘lưới vũ trụ’

Bộ não con người là một thực thể mang cấu trúc phức tạp cả về mặt thời gian lẫn không gian, trong đó các tế bào, phân tử và tế bào thần kinh cùng tồn tại. Nó có thể được mô hình hóa như một mạng phân cấp, trong đó các tế bào thần kinh tập hợp thành hệ thống mạch, cột và các vùng chức năng liên kết khác nhau.

Cấu trúc của mạng lưới tế bào thần kinh cho phép tạo ra sự liên kết giữa các khu vực của não bộ, tất cả đều dành cho quá trình xử lý những hoạt động cụ thể trên không gian những tế bào thần kinh, từ đó tạo thành cơ sở vật lý và sinh học của nhận thức ở người.

Trong một nghiên cứu mới được đăng tải trên tạp chí Frontiers of Physics, một nhóm các nhà khoa học đến từ Ý đã tìm thấy sự tương đồng đáng kinh ngạc giữa mạng lưới tế bào thần kinh trong não người và mạng lưới thiên hà của vũ trụ (Cosmic Web).

Theo dữ liệu mà các hệ thống kính thiên văn của con người thu thập được trong nhiều thập kỷ qua, vũ trụ có thể được mô tả như mô hình vật lý gọi là mô hình Vật chất tối lạnh Lambda (Lambda Cold Dark Matter), trong đó đề cập đến khái niệm lực hấp dẫn từ vật chất thông thường và vật chất tối, với không-thời gian được mô tả bởi thuyết tương đối rộng, và năng lượng phản hấp dẫn liên kết với không gian trống gọi là năng lượng tối. Những “viên gạch” lớn quan trọng góp phần xây dựng mạng vũ trụ là các quầng sáng thống trị vật chất tối tự hấp dẫn, trong đó vật chất thông thường đã sụp đổ để tạo thành các thiên hà. Sự phân bố ban đầu của các dao động mật độ vật chất đã sớm được khuếch đại bởi tác động của trọng lực, từ đó phát triển thành các nhóm hoặc cụm thiên hà lớn hơn, dạng sợi, tấm vật chất và khoảng trống, trong một mạng lưới quy mô lớn theo mọi hướng trong không gian.

Mặc dù về cơ bản, các tương tác vật lý liên quan trong não bộ của con người và lưới vũ trụ là hoàn toàn khác nhau. Nhưng mô hình trực quan hóa của chúng thông qua các quan sát từ kính hiển vi và kính viễn vọng đã cho thấy một hình thái tương tương đồng vô cùng kỳ điệu, đến mức các nhà khoa học phải thốt lên rằng lưới vũ trụ và mạng lưới tế bào thần kinh của não bộ thực sự giống nhau.

“Chúng tôi đã tính toán mật độ quang phổ của cả hai hệ thống. Đây là một kỹ thuật thường được sử dụng trong vũ trụ học để nghiên cứu sự phân bố của các thiên hà trong không gian. Phân tích cuối cùng cho thấy sự phân bố trong mạng lưới nơ-ron tiểu não dao động trên thang đo từ 1micromet đến 0,1mm - tương đồng với tiến trình phân bố vật chất trong mạng vũ trụ, nhưng tất nhiên trên quy mô lớn hơn - từ 5 triệu đến 500 triệu năm ánh sáng”, Tiến sĩ Franco Vazza, nhà vật lý thiên văn đứng đầu nhóm nghiên cứu, cho biết.

Tiến sĩ Vazza và các cộng sự cũng đã xem xét đến một vài thông số đặc trưng cho cả mạng nơ-ron và mạng vũ trụ: Số lượng kết nối trung bình trong mỗi nút và xu hướng kết nối của các nút theo nhóm có liên quan trong mạng lưới. Kết quả cho thấy vẫn có sự tương đồng khó tin giữa hai hệ thống này.

“Có thể, sự kết nối trong mạng thần kinh não bộ và lưới vũ trự phát triển theo các nguyên tắc vật lý tương tự nhau, bất chấp sự khác biệt rõ ràng và nổi bật giữa các sức mạnh vật lý điều chỉnh các thiên hà và tế bào thần kinh”.

Dẫu vậy, nguyên nhân thực sự lý giải thỏa đáng cho sự tượng đồng này vẫn còn là một bí ẩn chưa có lời giải đáp.