As mesmas regras de física que governam moléculas enquanto se condensam do gás ao líquido, ou congele-se do líquido ao sólido, igualmente aplicam-se aos testes padrões da actividade dos neurônios no cérebro humano.
O matemático Jack Cowan da Universidade de Chicago oferecerá o este e introspecções relacionadas na física da actividade de cérebro esta semana em Boston durante a reunião anual da Associação Americana para o Avanço da Ciência.
As “Estruturas construídas de um número de unidades muito grande podem exibir transições afiadas de um estado a um outro estado, que os físicos chamem transições de fase,” disseram Cowan, um Professor na Matemática e na Neurologia em Chicago. “As coisas Estranhas e interessantes acontecem na vizinhança de uma transição de fase.”
Quando os líquidos se submetem a transições de fase, evaporam no gás ou congelam-se no gelo. Quando o cérebro se submete a uma transição de fase, move-se de aleatório para a actividade modelada. “O cérebro produz em repouso a actividade aleatória,” Cowan disse, ou que físicos chamam “o movimento Brownian.”
Embora o volume de seu trabalho envolva derivar equações, os resultados de Cowan engrenam bem com os dados do laboratório gerados no córtice cerebral e nos electroencefalogramas. Seus resultados mais atrasados mostram que o mesmo uso matemático dos físicos das ferramentas descrever o comportamento de partículas subatômicos e a dinâmica dos líquidos e dos sólidos pode agora ser aplicado a compreender como o cérebro gera seus vários ritmos.
Estes incluem as ondas de delta geradas durante o sono, as ondas alfa do cérebro visual, e as ondas da gama, descobertas durante a última década, que parecem relacionadas ao processamento de informação. “O estado de descanso de actividade de cérebro parece ter uma estrutura estatística que seja característica de um determinado tipo da transição de fase,” Cowan disse. “O cérebro gosta de sentar-se lá porque aquele é o lugar onde o processamento de informação é aperfeiçoado.”
Cowan organizou uma sessão para AAAS na Matemática e no Cérebro, que ocorrerão do 8:30 a 10 A M. EST Sábado 16 de Fevereiro. Igualmente participará em uma instrução da notícia no assunto em 3 P.m. EST Sexta-feira 15 de Fevereiro. Juntar-se lhe em ambos os eventos será matemático Nancy Kopell da Universidade de Boston e neurocientista computacional Tomaso Poggio de Massachusetts Institute of Technology.
Nesta etapa de sua pesquisa, Cowan disse que seria prematuro e especulativo para ele tentar se relacionar como as transições de fase no cérebro puderam se relacionar às condições ou aos estados neurológicos de consciência humana. “Que se realiza para o futuro,” disse.
Um Outro componente de seu a pesquisa a mais atrasada é a relação estreita entre a formação de teste padrão espontânea em circuitos do cérebro e em redes da reacção química. Nesta pesquisa, mostra como a matemática pode ajudar a explicar alucinação visuais e como o córtice visual obteve suas listras, que são visíveis ao olho nu quando removidas dos cadáver.