В рамках своего исследования ученые проанализировали данные о трехмерных нанометрических структурах в мозге людей, плодовых мушек и мышей. Они обнаружили фракталоподобные свойства, которые связаны с точкой критичности. Такие структуры возникают, в частности, когда система близка к фазовому переходу. Это происходит, например, когда лед находится в процессе таяния и превращается в жидкость. Это все те же молекулы воды, но они проходят переход из твердого состояния в жидкое. Однако "мы, конечно, не утверждаем, что мозг вот-вот растает. На самом деле мы не можем знать, через какие фазы может пройти мозг", — объясняет соавтор исследования Хелен Анселл. Действительно, "если бы он находился по обе стороны от критической точки, это был бы не мозг", — добавила она.
Чтобы определить, справедливо ли это условие в разных масштабах, исследователи использовали статистическое моделирование фрактального типа. Уменьшив масштаб наблюдения, они обнаружили, что фракталы были самоподобными, то есть характеристики, наблюдаемые на малом масштабе, можно было перенести на весь образец. В нанометрическом масштабе это самоподобие присутствует на уровне дендритных отростков отдельных нейронов. По мнению исследователей, самоподобие фракталов также указывает на состояние критичности. "Это то, что мы видим во всех критических системах в физике, [и] кажется, что мозг находится в хрупком равновесии между двумя фазами", — говорит Ковач. С другой стороны, характеристики критичности присутствуют как в человеческом мозге, так и в мозге мух и мышей. Хотя на первый взгляд они очень отличаются друг от друга с точки зрения структуры, исследователи обнаружили, что эти свойства удивительно похожи для всех образцов. Они пришли к выводу, что это может быть универсальной характеристикой мозга, которая может объяснить, почему мозг большинства животных имеет много общих свойств. Команда считает, что эти результаты могут помочь улучшить динамическое моделирование мозга в будущем. Они также могут быть использованы для оптимизации разработки нейронных сетей, поддерживающих искусственный интеллект. В качестве следующего шага исследователи планируют распространить свое исследование на более крупные образцы и большее количество организмов, тем самым подтвердив универсальность критичности мозга.
https://new-science.ru/schitaetsya-chto-struktura-nashego-mozga-zastyla-v-hrupkom-ravnovesii-mezhdu-odnim-sostoyaniem-i-drugim-fazovyj-perehod/