Communications Physics: мозг людей находится в состоянии фазового перехода
Ученые Северо-Западного универа (штат Иллинойс, США) нашли, что структурные особенности мозга находятся поблизости критичной точки, аналогичной фазовому переходу в физике. Открытие, о котором рассказывается в журнальчике Communications Physics, касается не только лишь людского мозга, но также мозга мышей и плодовых мух, что показывает на универсальность данного явления.
Из слов исследователей, на клеточном уровне мозг показывает свойства системы, которая перебегает из 1-й фазы в другую, подобно тому как лед преобразуется в воду. Но у ученых нет метода выяснить, что представляют собой эти фазы, так как если б система находилась по обе стороны от критичной точки, то она уже не была бы мозгом.
Были проанализированы общедоступные данные 3D-реконструкций мозга человека, плодовых мушек и мышей с наноразмерным разрешением. Оказалось, что эталоны показывают признаки физических параметров, связанных с критичностью. Одним из таких параметров является фрактальная устройство нейронов. Фракталы становятся самоподобными при увеличении, другими словами наименьшие части напоминают весь эталон. Размеры наблюдаемых частей нейронов также различаются.
Самоподобие, длительные корреляции и обширное рассредотачивание по размерам указывают на то, что устройство мозга находится в узком балансе меж 2-мя фазами — не через чур организованной и не через чур случайной. Все изученные эталоны мозга имеют схожие критичные характеристики для разных организмов, что может засвидетельствовать о существовании универсального принципа.
Критичные характеристики не являются независящими, другими словами из 1-го можно вывести все другие. Это позволяет создать обыкновенные физические модели для фиксации статистических закономерностей мозговой деятельности, которые могут потом быть применены для сотворения искусственных нейронных сетей.
