Struktura mozku je podle vědců těsně na hranici fázového přechodu

Při zahřátí magnetu, jeho teplota v určitém okamžiku dosáhne kritického bodu, kdy přestane být magnetický. Dojde k fázovému přechodu z jedné fáze do jiné, jejíž vlastnosti se velmi liší od předchozí fáze. Odborníci americké Severozápadní univerzity nedávno zjistili, že se mozky lidí i dalších organizmů nacházejí velmi blízko takovému přechodu.

Vědci sice přesně nevědí, mezi jakými fázemi struktury se tento přechod nachází, ale věří, že jejich objev přispěje k dalšímu poznání komplexní struktury lidského mozku a jeho vývoje, jak v rámci zárodečného vývoje jedince, tak i evolučního vývoje v lidské linii. Výsledky zajímavého výzkumu v těchto dnech zveřejnil odborný časopis Communications Physics.

Mozek na přechodu

„Lidský mozek je jedním z nejvíce komplexních systémů, s nimiž jsme se setkali. Jeho struktuře stále v řadě ohledů nerozumíme,“ přiznává vedoucí výzkumného týmu István Kovács. S kolegyní dospěli k tomu, že struktura mozku na úrovni buněk nachází těsně na hranici fázového přechodu. Překvapilo je, že se to netýká jen lidského mozku, ale i mozku myši a octomilky, což jsou organismy navzájem evolučně velmi vzdálené. Zřejmě tedy jde o univerzální vlastnost mozků.

„Dalším příkladem fázového přechodu, s nímž se setkáváme v každodenním životě, může být tání ledu,“ vysvětluje první autorka studie Helen Ansellová. „Stále to jsou stejné molekuly vody, ale jejich uspořádání prodělává fázový přechod, kdy se z pevné látky stává kapalina, jejíž vlastnosti jsou v mnoha ohledech velmi odlišné.“

Kovács s Ansellovou analyzovali veřejně dostupná data ze 3D rekonstrukcí struktury mozku člověka, myši a octomilky. Prozkoumali tuto strukturu v měřítku buněk a zjistili, že vykazuje fyzikální charakteristiky, které odpovídají zmíněné blízkosti fázového přechodu. Jednou z těchto charakteristik je například fraktálovité uspořádání buněk v mozku, které je sobě podobné v různých měřítcích.