Dar te-ai putea aştepta ca încercări mai ambiţioase de a explica creierul, folosind matematica, să fie sortite eşecului.

Ne poate ajuta matematica să descoperim ordinea elegantă din spatele aparentei încâlceli din minţile noastre? Asta e întrebarea la care încearcă să răspundă Colin Barras în seria de articole ce urmează, intitulată Matematica mintii: 5 legi care conduc creierul.

Totuşi, în ultimii câţiva ani, neurologii au construit un model matematic pentru înţelegerea mai multor aspecte ale creierului. În acelaşi mod în care legile mişcării enunţate de Newton descriu dansul stelelor şi al planetelor pe cerul nopţii, principiile matematice revelează în acest moment modele proeminente în ceea ce părea a fi doar o încâlceală din mintea noastră. Ceea ce este surprinzător este cât de des dinamica creierului imită alte fenomene naturale, de la cutremure de pământ şi avalanşe până la circuitul energetic dintr-un motor cu aburi.

Ecuaţiile pe care le-am obţinut descriu tot, de la structura creierului la generarea gândurilor şi sentimentelor noastre. Ele ne-ar putea chiar ajuta să începem să înţelegem însăşi natura conştiinţei. Alătură-te nouă în explorarea celor 5 legi care conduc mintea.

Creierul este puternic interconectat, posedând o arhitectură tip reţea care reprezintă platforma perfectă necesară exerciţiilor noastre de gimnastică mentală.

Dacă ai desfăşura toate fibrele nervoase din creier, ele ar putea înconjura de 4 ori globul. Îngrămădite în craniu, aceste cabluri arată ca şi cum ar fi o dezordine încurcată, dar, în fapt, matematicienii îi cunosc structura foarte bine – este o formă de reţea small world.

Elementul distinctiv al unei astfel de reţele este distanţa relativ mică dintre oricare două noduri. Probabil ca aţi auzit deja de faimoasele "6 grade de separare” dintre tine şi oricine altcineva din lume, care reflectă structura de tip small world al societăţilor umane. Numărul mediu de paşi dintre oricare două regiuni cerebrale este la fel de mic, iar variaţiile minore în această interconectivitate au fost descoperite a avea legătură cu măsurători ale inteligenţei.

Aceasta ar putea fi adevărat pentru că o structura de tip small world face comunicarea dintre zone diferite ale unei reţele rapidă şi eficientă. Relativ puţine conexiuni de mare distanţă sunt implicate – doar 1 din 25 de fibre nervoase conectează regiuni cerebrale distante, în timp ce restul pun în legătură neuroni din imediata lor vecinătate. Fibrele nervoase lungi sunt costisitor de construit şi întreţinut, spune Martijn van den Heuvel de la University Medical Centre din Utrecht, Olanda, deci o arhitectura de tip small world ar putea reprezenta cel mai bun compromis între costul acestor fibre şi eficienţa transmiterii mesajelor.

Conexiunile de lungă distanţă ale creierului nu sunt distribuite în mod egal în creier, totuşi. Anul trecut, van den Heuvel împreună cu Olaf Sporns de la Universitatea Indiana, Bloomington, au descoperit că mănunchiurile de astfel de conexiuni formează o "bază” puternică care dirijează traficul de informaţii dintre o duzină de regiuni cerebrale principale. Baza şi aceste regiuni cerebrale sunt numite împreună "un club al bogaţilor”, reflectând abundenţa interconexiunilor lor.

Nimeni nu ştie motivul pentru care creierul găzduieşte un astfel de club al bogaţilor, spune van den Heuvel, dar este în mod clar important pentru că susţine atât de mult trafic. Aceasta face ca orice problemă apărută aici să fie potenţial foarte serioasă. "Există o idee în curs de cercetare care spune că, probabil, schizofrenia este în realitate o problemă în ceea ce priveşte integrarea informaţiilor în aceste huburi ale clubului bogaţilor”, spune el. Îmbunătăţirea transmiterii traficului din zona clubului bogaţilor ar putea fi cea mai bună formă de tratament, deşi nu este uşor de găsit modul în care acest lucru ar putea fi obţinut.

Ceea ce este clar în acest moment este că această reţea puternic interconectată reprezintă platforma perfectă pentru gimnastica noastră mentală şi că formează un fundal pentru multe din celelalte principii matematice care se află în spatele comportamentului şi gândurilor noastre.

http://www.newscientist.com/article/mg21729032.000-mind-maths-small-world-with-big-connections.html