I ricercatori dell'Università di Cambridge hanno fatto un grande passo avanti quest'anno per capire come funzionano i nostri cervelli. Sembra che il cervello abbia un'organizzazione frattale. Questo probabilmente ci dà molto di ciò che consideriamo umano. E a un livello più profondo queste scoperte potrebbero aiutare a collegarci in modo fondamentale al resto del mondo naturale.
Il team di ricerca di Kitzbichler, Smith, Christensen e Bullmore hanno pubblicato i loro risultati in un articolo chiamato "Criticità a banda larga della sincronizzazione della rete del cervello umano", disponibile online gratuitamente. Ho avuto l'articolo per circa sei mesi e avevo intenzione di postare qualcosa su di esso. Quindi all'inizio vorrei ringraziare "Neel" per avermi permesso di rileggere effettivamente l'articolo e pubblicare qualcosa con un'interessante domanda che ha posto sulla complessità neurologica e l' intelligenza al blog Chaotic Life su Psychology Today il mese scorso. Vorrei anche ringraziare la mia amica e collega di New York, Grant Brenner per avermi avvisato dell'articolo quando è uscito per la prima volta.
Il design, i risultati e il contesto di questo studio sono molto sofisticati e le implicazioni sono piuttosto astratte. Quindi farò del mio meglio per essere chiaro. Innanzitutto il contesto: molti sistemi naturali presentano organizzazione e comportamento frattali. Un frattale è una struttura ramificata. Pensa ad un albero: (1) Gli alberi hanno molti più piccoli rami di quelli grandi. Questa caratteristica è talvolta chiamata anche "legge del potere" o "legge del potere inverso" o organizzazione "1 / f". Ognuno di questi termini significa che ci sono esponenzialmente più rami piccoli rispetto a quelli grandi. (2) Gli alberi sono "auto-simili", il che significa che i piccoli motivi ramificati assomigliano a quelli più grandi. Questa caratteristica è anche talvolta chiamata "invarianza di scala" o "scala libera" perché non importa la dimensione che stai osservando, la forma di ramificazione generale è la stessa. (3) La complessità dei modelli di ramificazione degli alberi può essere quantificata. I frattali sono chiamati "frattali" perché esistono in dimensioni frazionarie. Una linea si adatta perfettamente a una dimensione. Un piano (come un pezzo di carta) si adatta in due dimensioni. I frattali si incastrano tra una linea e un piano (o nel mondo reale tra due e tre dimensioni). Più semplicemente, poiché sono così complessi, con un numero enorme di minuscoli rami, gli alberi non raggiungono mai del tutto le tre dimensioni. Se li metti in una scatola, rimarrà sempre dello spazio. I frattali si incastrano tra una linea e un piano (o nel mondo reale tra due e tre dimensioni). Più semplicemente, poiché sono così complessi, con un numero enorme di minuscoli rami, gli alberi non raggiungono mai del tutto le tre dimensioni. Se li metti in una scatola, rimarrà sempre dello spazio. I frattali si incastrano tra una linea e un piano (o nel mondo reale tra due e tre dimensioni). Più semplicemente, poiché sono così complessi, con un numero enorme di minuscoli rami, gli alberi non raggiungono mai del tutto le tre dimensioni. Se li metti in una scatola, rimarrà sempre dello spazio.
Puoi riconoscere rapidamente che molte altre strutture naturali oltre agli alberi sono frattali: neuroni, fiumi, sistema respiratorio, sistema circolatorio, faglie geologiche, fiocchi di neve e così via.
I sistemi naturali producono anche comportamenti frattali nel tempo o in dinamica. I terremoti sono un esempio comune. Ci sono molti più piccoli terremoti di quelli grandi (il che è bello comunque). Altri esempi includono la dimensione degli eventi di estinzione nelle specie animali, il numero di pubblicazioni accademiche (alcuni ricercatori fanno enormi quantità di lavoro e il resto di noi fa solo un po '), il numero di visite ai siti web, i tempi di attesa in stop-and -go traffico e uso delle parole in letteratura (ad esempio, la legge di zipf).
Perché i sistemi fanno questo? Ci sono molte ragioni. In sostanza, i sistemi frattali hanno molte opportunità di crescita, cambiamento e riorganizzazione. Eppure sono anche molto robusti. Mantengono la loro coerenza; si tengono bene insieme, anche in circostanze difficili. Sono equilibrati in questo senso, tra ordine e caos. Sono semplici, ma anche molto complessi. Questo equilibrio viene spesso definito "criticità", da cui il titolo dell'articolo: "Criticità a banda larga". E il termine "auto-organizzato" viene spesso aggiunto perché i sistemi tendono a diventare frattali da soli, semplicemente mettendo insieme molti componenti del sistema e consentendo loro di scambiare informazioni. Pensa a una festa.
I sistemi critici auto-organizzanti sono anche molto bravi a connettersi, sia internamente che con altri sistemi circostanti. I rami di un albero sono collegati in un modo molto adorabile. Se scuoti un ramo, vedrai un ampio scuotimento sull'albero. Le strutture frattali si incastrano bene. Tuttavia, i loro rami possono essere tagliati senza influire sulla struttura generale. In effetti, se li tagli abbastanza lontano (sopra il germoglio della crescita, "crescita post-traumatica " o "qualunque cosa non ti uccida ti rende più forte") spesso diventeranno ancora più forti, con connessioni più complesse nei rami esterni. Infine, i modelli ramificati si collegano facilmente ad altri sistemi: una rete letterale di vita.
Negli ultimi 10 o 20 anni, i ricercatori in psicologia hanno trovato esempi crescenti di schemi frattali in ciascuno dei settori della psicologia: inclusi comportamenti intenzionali, ricerca visiva e schemi linguistici. Nel mio laboratorio negli ultimi anni abbiamo scoperto che le relazioni interpersonali sono organizzate come frattali e più recentemente che il concetto di sé è un frattale, con la complessità associata alla salute in entrambi i settori psicologico e sociale. Inoltre, sembra che la complessità frattale (o rigidità) venga scambiata di routine tra processi biologici, psicologici e sociali. Personalità frattale la struttura ci aiuta a crescere e connetterci, così come le relazioni frattali, e ognuna ha probabilmente influenze dirette sulla salute fisica incoraggiando l'integrazione e la flessibilità tra i sistemi circolatorio, respiratorio e immunitario.
Lo studio di Kitzbichler et al (2008) ha aggiunto molte ricerche precedenti che suggeriscono che il cervello presenta un comportamento frattale. Questo crea un collegamento necessario tra i processi fisici del cervello e ciascuno dei frattali su più ampia scala che vediamo in una più ampia personalità e relazioni sociali. È chiaro che le dinamiche biologiche, psicologiche e sociali sono altamente interconnesse su più scale, ciascuna delle quali ha un impatto reciproco nel tempo in una miriade di modi. Con l'organizzazione frattale su ciascuna di queste scale, si può proporre che per certi aspetti facciano tutti parte dello stesso albero frattale per così dire.
Kitzbichler et al (2008) hanno usato due misure di sincronizzazione tra i sistemi cerebrali: (1) l '"intervallo di blocco di fase" e la "labilità della sincronizzazione globale". L'intervallo di blocco di fase è la quantità di tempo in cui diverse regioni del cervello stanno facendo la stessa cosa insieme - la quantità di tempo in cui sono sincronizzate. In sostanza, questa è una misura basata sul tempo del coordinamento del sistema cerebrale. L'altra misura, "labilità della sincronizzazione globale" è una misura basata sullo spazio. Questa misura ti dice quanto sono globali i cambiamenti nella sincronizzazione del sistema cerebrale, quanto sono ampi, quanto sono distanti.
Tralasciando i molti meravigliosi dettagli tecnici delle loro analisi, hanno scoperto che entrambe le misure hanno mostrato un chiaro schema frattale. Ciò significa che la quantità di tempo che le diverse regioni del cervello trascorrono in sincronia è ramificata - con molti tempi di collegamento brevi e meno lunghi. E la diffusione di questi legami tra le regioni del cervello era anch'essa ramificata, con molti piccoli spread e pochi grandi.
Questi risultati, insieme alle prove che li hanno preceduti, forniscono un quadro molto più vero di come è organizzato il cervello e di come funziona. Questo è il nucleo della ricerca di base. Le applicazioni di questi risultati possono essere considerate praticamente illimitate e nel tempo avranno un impatto su ogni branca della neuroscienza applicata : intelligenza, coscienza, empatia , medicina corpo-mente, psichiatria e psicoterapia .
Ciò su cui preferirei speculare invece sarebbero le implicazioni più ampie. In effetti ciò che questi robusti risultati all'interno del cervello suggeriscono è un possibile meccanismo per la "Connettività a banda larga" che condividiamo con il resto del mondo naturale. Nella misura in cui la dinamica frattale nella sincronizzazione della banda larga esiste su ogni scala della realtà misurabile - dal quantico al cosmico, forse la coscienza umana è sia semplicemente che profondamente un portale attraverso il quale scorre tale connettività frattale. Forse i legami che influenzano in tal modo la nostra crescita e integrazione su scala biopsicosociale si estendono molto più profondamente nelle radici della materia e molto più nel cosmo di quanto la scienza modernista abbia mai immaginato. La scienza sembra avvicinarsi a un periodo di neo-vitalismo,
I ricercatori dell'Università di Cambridge hanno fatto un grande passo avanti quest'anno per capire come funzionano i nostri cervelli. Sembra che il cervello abbia un'organizzazione frattale. Questo probabilmente ci dà molto di ciò che consideriamo umano. E a un livello più profondo queste scoperte potrebbero aiutare a collegarci in modo fondamentale al resto del mondo naturale.
Il team di ricerca di Kitzbichler, Smith, Christensen e Bullmore hanno pubblicato i loro risultati in un articolo chiamato "Criticità a banda larga della sincronizzazione della rete del cervello umano", disponibile online gratuitamente. Ho avuto l'articolo per circa sei mesi e avevo intenzione di postare qualcosa su di esso. Quindi all'inizio vorrei ringraziare "Neel" per avermi permesso di rileggere effettivamente l'articolo e pubblicare qualcosa con un'interessante domanda che ha posto sulla complessità neurologica e l' intelligenza al blog Chaotic Life su Psychology Today il mese scorso. Vorrei anche ringraziare la mia amica e collega di New York, Grant Brenner per avermi avvisato dell'articolo quando è uscito per la prima volta.
Il design, i risultati e il contesto di questo studio sono molto sofisticati e le implicazioni sono piuttosto astratte. Quindi farò del mio meglio per essere chiaro. Innanzitutto il contesto: molti sistemi naturali presentano organizzazione e comportamento frattali. Un frattale è una struttura ramificata. Pensa ad un albero: (1) Gli alberi hanno molti più piccoli rami di quelli grandi. Questa caratteristica è talvolta chiamata anche "legge del potere" o "legge del potere inverso" o organizzazione "1 / f". Ognuno di questi termini significa che ci sono esponenzialmente più rami piccoli rispetto a quelli grandi. (2) Gli alberi sono "auto-simili", il che significa che i piccoli motivi ramificati assomigliano a quelli più grandi. Questa caratteristica è anche talvolta chiamata "invarianza di scala" o "scala libera" perché non importa la dimensione che stai osservando, la forma di ramificazione generale è la stessa. (3) La complessità dei modelli di ramificazione degli alberi può essere quantificata. I frattali sono chiamati "frattali" perché esistono in dimensioni frazionarie. Una linea si adatta perfettamente a una dimensione. Un piano (come un pezzo di carta) si adatta in due dimensioni. I frattali si incastrano tra una linea e un piano (o nel mondo reale tra due e tre dimensioni). Più semplicemente, poiché sono così complessi, con un numero enorme di minuscoli rami, gli alberi non raggiungono mai del tutto le tre dimensioni. Se li metti in una scatola, rimarrà sempre dello spazio. I frattali si incastrano tra una linea e un piano (o nel mondo reale tra due e tre dimensioni). Più semplicemente, poiché sono così complessi, con un numero enorme di minuscoli rami, gli alberi non raggiungono mai del tutto le tre dimensioni. Se li metti in una scatola, rimarrà sempre dello spazio. I frattali si incastrano tra una linea e un piano (o nel mondo reale tra due e tre dimensioni). Più semplicemente, poiché sono così complessi, con un numero enorme di minuscoli rami, gli alberi non raggiungono mai del tutto le tre dimensioni. Se li metti in una scatola, rimarrà sempre dello spazio.
Puoi riconoscere rapidamente che molte altre strutture naturali oltre agli alberi sono frattali: neuroni, fiumi, sistema respiratorio, sistema circolatorio, faglie geologiche, fiocchi di neve e così via.
I sistemi naturali producono anche comportamenti frattali nel tempo o in dinamica. I terremoti sono un esempio comune. Ci sono molti più piccoli terremoti di quelli grandi (il che è bello comunque). Altri esempi includono la dimensione degli eventi di estinzione nelle specie animali, il numero di pubblicazioni accademiche (alcuni ricercatori fanno enormi quantità di lavoro e il resto di noi fa solo un po '), il numero di visite ai siti web, i tempi di attesa in stop-and -go traffico e uso delle parole in letteratura (ad esempio, la legge di zipf).
Perché i sistemi fanno questo? Ci sono molte ragioni. In sostanza, i sistemi frattali hanno molte opportunità di crescita, cambiamento e riorganizzazione. Eppure sono anche molto robusti. Mantengono la loro coerenza; si tengono bene insieme, anche in circostanze difficili. Sono equilibrati in questo senso, tra ordine e caos. Sono semplici, ma anche molto complessi. Questo equilibrio viene spesso definito "criticità", da cui il titolo dell'articolo: "Criticità a banda larga". E il termine "auto-organizzato" viene spesso aggiunto perché i sistemi tendono a diventare frattali da soli, semplicemente mettendo insieme molti componenti del sistema e consentendo loro di scambiare informazioni. Pensa a una festa.
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I sistemi critici auto-organizzanti sono anche molto bravi a connettersi, sia internamente che con altri sistemi circostanti. I rami di un albero sono collegati in un modo molto adorabile. Se scuoti un ramo, vedrai un ampio scuotimento sull'albero. Le strutture frattali si incastrano bene. Tuttavia, i loro rami possono essere tagliati senza influire sulla struttura generale. In effetti, se li tagli abbastanza lontano (sopra il germoglio della crescita, "crescita post-traumatica " o "qualunque cosa non ti uccida ti rende più forte") spesso diventeranno ancora più forti, con connessioni più complesse nei rami esterni. Infine, i modelli ramificati si collegano facilmente ad altri sistemi: una rete letterale di vita.
Negli ultimi 10 o 20 anni, i ricercatori in psicologia hanno trovato esempi crescenti di schemi frattali in ciascuno dei settori della psicologia: inclusi comportamenti intenzionali, ricerca visiva e schemi linguistici. Nel mio laboratorio negli ultimi anni abbiamo scoperto che le relazioni interpersonali sono organizzate come frattali e più recentemente che il concetto di sé è un frattale, con la complessità associata alla salute in entrambi i settori psicologico e sociale. Inoltre, sembra che la complessità frattale (o rigidità) venga scambiata di routine tra processi biologici, psicologici e sociali. Personalità frattale la struttura ci aiuta a crescere e connetterci, così come le relazioni frattali, e ognuna ha probabilmente influenze dirette sulla salute fisica incoraggiando l'integrazione e la flessibilità tra i sistemi circolatorio, respiratorio e immunitario.
Lo studio di Kitzbichler et al (2008) ha aggiunto molte ricerche precedenti che suggeriscono che il cervello presenta un comportamento frattale. Questo crea un collegamento necessario tra i processi fisici del cervello e ciascuno dei frattali su più ampia scala che vediamo in una più ampia personalità e relazioni sociali. È chiaro che le dinamiche biologiche, psicologiche e sociali sono altamente interconnesse su più scale, ciascuna delle quali ha un impatto reciproco nel tempo in una miriade di modi. Con l'organizzazione frattale su ciascuna di queste scale, si può proporre che per certi aspetti facciano tutti parte dello stesso albero frattale per così dire.
Kitzbichler et al (2008) hanno usato due misure di sincronizzazione tra i sistemi cerebrali: (1) l '"intervallo di blocco di fase" e la "labilità della sincronizzazione globale". L'intervallo di blocco di fase è la quantità di tempo in cui diverse regioni del cervello stanno facendo la stessa cosa insieme - la quantità di tempo in cui sono sincronizzate. In sostanza, questa è una misura basata sul tempo del coordinamento del sistema cerebrale. L'altra misura, "labilità della sincronizzazione globale" è una misura basata sullo spazio. Questa misura ti dice quanto sono globali i cambiamenti nella sincronizzazione del sistema cerebrale, quanto sono ampi, quanto sono distanti.
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Tralasciando i molti meravigliosi dettagli tecnici delle loro analisi, hanno scoperto che entrambe le misure hanno mostrato un chiaro schema frattale. Ciò significa che la quantità di tempo che le diverse regioni del cervello trascorrono in sincronia è ramificata - con molti tempi di collegamento brevi e meno lunghi. E la diffusione di questi legami tra le regioni del cervello era anch'essa ramificata, con molti piccoli spread e pochi grandi.
Questi risultati, insieme alle prove che li hanno preceduti, forniscono un quadro molto più vero di come è organizzato il cervello e di come funziona. Questo è il nucleo della ricerca di base. Le applicazioni di questi risultati possono essere considerate praticamente illimitate e nel tempo avranno un impatto su ogni branca della neuroscienza applicata : intelligenza, coscienza, empatia , medicina corpo-mente, psichiatria e psicoterapia .
Ciò su cui preferirei speculare invece sarebbero le implicazioni più ampie. In effetti ciò che questi robusti risultati all'interno del cervello suggeriscono è un possibile meccanismo per la "Connettività a banda larga" che condividiamo con il resto del mondo naturale. Nella misura in cui la dinamica frattale nella sincronizzazione della banda larga esiste su ogni scala della realtà misurabile - dal quantico al cosmico, forse la coscienza umana è sia semplicemente che profondamente un portale attraverso il quale scorre tale connettività frattale. Forse i legami che influenzano in tal modo la nostra crescita e integrazione su scala biopsicosociale si estendono molto più profondamente nelle radici della materia e molto più nel cosmo di quanto la scienza modernista abbia mai immaginato. La scienza sembra avvicinarsi a un periodo di neo-vitalismo,
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Certo: alcune connessioni sono più prossimali di altre. Kitzbichler et al. hanno scoperto che le regioni cerebrali funzionalmente connesse avevano maggiori probabilità di trovarsi e rimanere sincronizzate tra loro per periodi di tempo più lunghi, producendo misure di complessità frattale che erano meno flessibili delle connessioni tra regioni più distanti. Allo stesso modo, il tuo compagno di vita sarà più propenso a farti impazzire della luna.
Tuttavia, sarà interessante vedere se alcuni stati sistemici incoraggiano la coerenza, ingrandendo le connessioni tra sistemi apparentemente separati. Ad esempio, la risposta allo stress umano è un probabile candidato per aumentare la coerenza a breve termine tra i processi biologici, psicologici e sociali. Quando sei stressato , i tuoi sistemi corporei si uniscono, i tuoi sistemi psicologici diventano chiari e focalizzati e le tue dinamiche sociali diventano coerenti così come ti unisci e formi una leadership rigorosagerarchie. Lo stress umano ha un impatto più ampio? Il loro effetto può essere misurato fino al regno quantico? Viceversa, i sistemi quantistici possono essere "stressati" portandoli a raggiungere il nostro macro mondo? Forse è così, forse no. Una cosa è certa, questo blog è già troppo lungo e astratto per considerare pienamente queste possibilità. Forse un altro giorno ..?
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