آیا مغز کاملاً جامد است؟

ممکن است فکر کنید مغز کاملاً جامد است، امّا تحقیقات جدید نشان می‌دهند که امکان دارد ترکیب‌های مغز به آن سادگی که گمان می‌کردیم نباشد.

به گزارش تک‌ناک، محققان بر اساس الگوهای فراکتال در نورون‌ها، این باور را دارند که مغز ما در موقعیتی به نام وضعیت بحرانی یا نزدیک به آن قرار دارد که در آن وضعیت، بسیار نزدیک به جابه‌جایی از یک حالت ماده به حالت دیگر است.

در این راستا دانشمندان دانشگاه نورث وسترن به‌تازگی اجزایی از نورون‌ها را شناسایی کرده‌اند که با مواد در حال تغییر فاز، یعنی انتقال از یک حالت ماده، مانند مایع به حالت دیگر مانند گاز، مطابقت دارند.

هلن آنسل، نویسندۀ اول این مقاله‌ گفت: به نظر می‌رسد ساختار مغز در سطح سلولی نزدیک به یک انتقال فاز باشد. یک مثال روزمره از این حالت زمانی است که یخ در آب ذوب می‌شود. درست است که یخ درحال ذوب هنوز مولکول‌های آب را دارد، امّا آنها در حال گذار از جامد به مایع هستند. ما نمی‌گوییم که مغز نزدیک به ذوب شدن است، در واقع ما یک روشی برای دانستن اینکه مغز میان چه دو مرحله‌ای ممکن است در حال گذار باشد، نیاز داریم.

برای رسیدن به نتایج ارائه شده در این مقاله، آنسل تصاویر سه‌بُعدی مغز انسان، موش و مگس سرکه را بررسی کرد. با نگاهی به این تصاویر در مقیاس نانو، آنسل و همکارانش کشف کردند که بافت مغز ویژگی‌هایی از مقیاس جهانی را نشان می‌دهد که به عنوان بحرانی شناخته می‌شوند، یعنی نقطه‌ای که در آن یک ماده در حال تغییر از یک حالت ماده به حالت دیگر است.

یکی از شاخص‌های اصلی این موضوع که محققان بر روی آن تمرکز کردند، این واقعیت است که سلول‌های مغز در مقیاس نانو، الگوهای فراکتالی را از خود نشان می‌دهند که مشابه خودشان هستند. این یعنی قسمت کوچکی از الگو شبیه به کل الگو است. همچنین محققان توزیع اندازۀ گسترده‌ای در بین نورون‌ها و تنوعی در بخش‌های مختلف نورون پیدا کردند.

کواچ که همکار تحقیقاتی آنسل بود در این زمینه بیان کرد: این موارد موضوعاتی هستند که ما در تمام سیست‌های حیاتی فیزیک می‌بینیم. به نظر می‌رسد مغز در تعادل ظریف بین دو مرحله است.

در کمال تعجب، این نشانه‌های بارز علاوه بر بافت مغز انسان، هم در مغز موش و هم در مغز مگس سرکه دیده شد. به گفتۀ محققان، این یافته می‌تواند به کیفیت تغییر فاز در تمام مغزها اشاره کند.

آنسل عنوان کرد: ما در مغز انسان، موش و مگس سرکه خواص نوظهوری را پیدا کردیم که به‌طرز شگفت‌انگیزی مشابه هستند.

محققان می‌گویند که یافته‌های آنها می‌تواند به تغییر شکل نمونه‌های آماری مغز و به احتمال زیاد توسعۀ شبکه‌های عصبی در رایانه‌ها کمک کند. همچنین آنها می‌گویند که به تحقیقات خود ادامه خواهند داد و ارگانیسم‌های مختلف را بررسی خواهند کرد تا ببینند که آیا این وضعیت بحرانی به‌طور جهانی اعمال می‌شود یا خیر.