脳と宇宙の共通点が明らかに image by:Illustris Collaboration

　脳と宇宙の構造は驚くほどよく似ている。それはかつて、コズミック・ウェブ（宇宙を形成する銀河同士のネットワーク）とマウスの脳内の神経細胞の画像を比較したことで明らかとなった。

　さらに似ているのは見た目だけではなかった。『Frontiers in Physics』（11月16日付）に掲載された研究では、イタリアの宇宙物理学者と神経外科医が、人間の脳と銀河という、この世でもっとも複雑な2つのネットワーク構造に存在するいくつもの共通点を明らかにしている。
・極小の世界と極大の世界がそっくりであるミステリー

　片や極小の神経細胞が織りなすニューロンネットワーク、片や巨大な星々と銀河によって構成されている極大の世界だ。大きさの点で見てみれば、両者は27桁ほども違いがある。

　ゆえに両者の構造を作り出すプロセスはまるで違う。それなのに、異なるプロセスによっていたる複雑さと自己組織化のレベルは不思議なほど似通っている。

　一見まったく関係がなさそうな両者の姿を並べて見てみれば、衝撃的なほどそっくりであることに気がつくだろう。

左側がマウスの脳細胞、右側が宇宙の大規模構造

image by:nytimes

・数値でみる科学的な類似点

　だが似ているのは表面上だけのことではない。

　たとえば人間の小脳はおよそ690億個の神経細胞によって構成されている。一方、「コズミック・ウェブ」と呼ばれる宇宙の巨視的なネットワーク構造を構成するのは、1000億の銀河だ。

　どちらもはっきりとしたネットワークを形成しており、各ノード（脳なら神経細胞、宇宙なら銀河）がフィラメントによって結ばれている。
　　
　神経細胞も銀河も大きさはおおむね決まっており、それらはフィラメントの長さのほんのわずかにしか満たない。またノード間を伝わる情報やエネルギーの流れは、各系の質量とエネルギー含有量のおよそ25%のみだ。

　脳とコズミック・ウェブを構成する物質の密度は均一ではないが、そうしたゆらぎも驚くほど似ている。

　小脳の神経ネットワークを1マイクロメートルから0.1ミリメートルの倍率で観察してみると、その物質の分布は、シミュレーションから得られた500万光年から5億光年の範囲のコズミック・ウェブのそれと同じだったのだ。

40倍率で見た小脳（左）と3億光年の範囲のコズミック・ウェブのシミュレーション（右）

image credit:University of Bologna

　ほかにもまだある。各ノードをつなぐフィラメントの数は、コズミックウェブの場合、平均3.8～4.1本だが、脳の皮質では平均4.6～5.4本だ。そして、どちらも中心的なノードの周辺に結合の塊が形成される傾向がある。

　脳と銀河の構成もまた似ている。脳のおよそ77%は水でできているが、宇宙は72%がダークエネルギーである。どちらも受動的な物質で、それぞれの内部に浸透して、間接的な役割のみを果している。

　さらに両者の情報容量も似ている。人間の脳の記憶容量は2.5ペタバイトだと推測されているが、銀河の複雑さを保存するには4.3ペタバイトの記憶容量が必要になると考えられている。

　ごく大雑把に言ってしまうと、ある人の一生を通じて脳に保存される全情報を、宇宙の銀河の分布を利用して記録できるということだ。


image by:Illustris Collaboration

・マクロとミクロを支配する法則

　無論、脳は宇宙ではないし、宇宙も脳ではない。それなのに両者の間に驚くべき類似が多々見られるという事実は、両者の構造が同じ物理法則によって作られているらしいことをほのめかしている。

　脳と宇宙。この世でもっとも謎めいた構造を知ることは、その背後に秘められたさらに深遠な力に迫ることにつながるのだ。

References:eurekalert/ written by hiroching / edited by parumo
追記：（2020/11/22)本文を一部訂正して再送します。