คู่นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์และประสาทศัลยแพทย์ชาวอิตาลี ใช้การคำนวณทางคณิตศาสตร์ศึกษาเปรียบเทียบความคล้ายคลึงเชิงโครงสร้าง รวมทั้งคุณสมบัติอื่น ๆ ที่ใกล้เคียงกันอย่างน่าประหลาด ระหว่างสมองมนุษย์ที่เล็กกะจ้อยร่อยกับจักรวาลอันกว้างใหญ่ไพศาล
พวกเขาเชื่อว่ามีกฎธรรมชาติบางอย่างคอยกำกับให้สรรพสิ่งเกิดระเบียบขั้นพื้นฐาน ซึ่งเป็นตัวการทำให้สิ่งที่ดูผิวเผินแล้วแตกต่างกันอย่างมาก อย่างเช่นสมองมนุษย์กับห้วงจักรวาล กลับมีบางอย่างที่เหมือนกันในสาระสำคัญได้
แม้ก่อนหน้านี้จะมีการตั้งข้อสังเกตกันมานานแล้วว่า เครือข่ายของเซลล์ประสาทนับแสนล้านเซลล์ที่เชื่อมโยงกันในสมอง มีความคล้ายคลึงอย่างมากกับโครงข่ายของ "เส้นใยจักรวาล" (cosmic web) ซึ่งเป็นโครงสร้างขั้นพื้นฐานที่สุดของเอกภพที่ยึดโยงกาแล็กซีและกระจุกดาราจักรต่าง ๆ เอาไว้เป็นกลุ่มก้อน
เส้นใยนี้ประกอบด้วยสสารมืดและกลุ่มก๊าซที่ให้กำเนิดดาวฤกษ์เป็นส่วนใหญ่ แรงโน้มถ่วงจากสสารมืดในเส้นใยจักรวาลทำให้บรรดากระจุกดาราจักรแยกตัวจากที่ว่างในห้วงอวกาศ และเชื่อมต่อกันเป็นโครงข่ายคล้ายหยากไย่
ภาพจำลองเส้นใยจักรวาล (cosmic web) ซึ่งมีโครงสร้างซับซ้อนคล้ายกับเซลล์ประสาทสมองเชื่อมต่อกัน
ภาพจำลองเส้นใยจักรวาล (cosmic web) ซึ่งมีโครงสร้างซับซ้อนคล้ายกับเซลล์ประสาทสมองเชื่อมต่อกัน
ในรายงานวิจัยที่ตีพิมพ์ลงวารสาร Frontiers in Physics ฉบับล่าสุด ดร. ฟรานโก วาซซา จากมหาวิทยาลัยโบโลญญา และนพ. อัลแบร์โต เฟเลตติ จากมหาวิทยาลัยเวโรนาของอิตาลี ได้ศึกษาเปรียบเทียบสมองมนุษย์และจักรวาล ซึ่งต่างก็เป็นระบบที่มีความซับซ้อนมากที่สุดในธรรมชาติโดยละเอียดยิ่งขึ้น ทำให้พบข้อเท็จจริงที่น่าประหลาดใจหลายเรื่องด้วยกัน
แม้สมองและเอกภพจะมีความกว้างใหญ่แตกต่างกันถึง 27 อันดับของขนาด (order of magnitude) หรือราว 1 พันล้านพันล้านพันล้านเท่า แต่มีระดับของความซับซ้อนและการจัดระเบียบภายในที่คำนวณได้ใกล้เคียงกัน โดยในขณะที่สมองส่วนซีรีเบลลัมของมนุษย์มีเซลล์ประสาทอยู่ราว 7 หมื่นล้านเซลล์ เส้นใยจักรวาลในเอกภพส่วนที่สังเกตได้ก็มีดาราจักรอยู่กว่า 1 แสนล้านกาแล็กซีด้วยกัน
การไหลเวียนของข้อมูลและพลังงานระหว่างจุดเชื่อมต่อ (node) แต่ละจุด คิดเป็น 25% ของมวลและพลังงานทั้งหมดของระบบ ซึ่งตัวเลขนี้คำนวณได้เท่ากันทั้งในกรณีของสมองมนุษย์และโครงสร้างของเอกภพ
ในเรื่องขององค์ประกอบสำคัญ สมองมีน้ำหล่อเลี้ยงอยู่ถึง 77% ในขณะที่เอกภพมีพลังงานมืดเป็นส่วนประกอบหลักราว 72% ซึ่งสองสิ่งนี้มีสัดส่วนใกล้เคียงกันอย่างเหลือเชื่อ และต่างก็เป็นสิ่งที่แทรกซึมไปทั่วระบบโดยไม่แสดงบทบาทที่ชัดเจนต่อโครงสร้างภายในเช่นเดียวกัน
นอกจากนี้ยังมีการเปรียบเทียบเนื้อสมองส่วนซีรีเบลลัม กับแบบจำลองโครงข่ายเส้นใยจักรวาลในพื้นที่อวกาศซึ่งกว้างด้านละ 300 ปีแสง พบว่ามีการกระจายตัวของสสารในเนื้อสมองความยาว 1 ไมโครเมตร - 0.1 มิลลิเมตร ในแบบแผนเดียวกับที่ปรากฏในโครงข่ายเส้นใยจักรวาลที่คิดเป็นระยะทาง 5 ล้าน - 500 ล้านปีแสง
ภาพขยาย 40 เท่าของเนื้อสมองส่วนซีรีเบลลัม (ซ้าย) กับโครงข่ายเส้นใยจักรวาลในห้วงอวกาศที่กว้างด้านละ 300 ปีแสง
ภาพขยาย 40 เท่าของเนื้อสมองส่วนซีรีเบลลัม (ซ้าย) กับโครงข่ายเส้นใยจักรวาลในห้วงอวกาศที่กว้างด้านละ 300 ปีแสง
เซลล์ประสาทสมองของมนุษย์และกาแล็กซีต่างๆ มีแนวโน้มจะกระจุกตัวอยู่ตรงจุดเชื่อมต่อศูนย์กลางมากกว่าจุดอื่น ๆ และมีอัตราส่วนการเชื่อมต่อที่เกิดขึ้นต่อหนึ่งจุดเชื่อมต่อใกล้เคียงกัน ทั้งยังมี "หน่วยความจำ" ที่บรรจุข้อมูลอันซับซ้อนของระบบได้ใกล้เคียงกันอีกด้วย โดยประมาณการว่าสมองมนุษย์สามารถจดจำข้อมูลได้ราว 2.5 เพตะไบต์ (petabyte) ในขณะที่การบันทึกข้อมูลทั้งหมดของจักรวาลจะต้องใช้ความจำที่ 4.3 เพตะไบต์
ดร. วาซซา และ นพ. ฟาเลตติ หวังว่าการศึกษานำร่องในเบื้องต้นของพวกเขาครั้งนี้ จะช่วยปูทางไปสู่การทำความเข้าใจกฎธรรมชาติที่อยู่เบื้องหลังการจัดระเบียบสากลของสรรพสิ่งได้มากขึ้น
"กฎเกณฑ์บางอย่างเชื่อมโยงสองระบบที่แตกต่างกันอย่างมหาศาลให้มีความสอดคล้อง และดำเนินไปตามหลักการทางกายภาพที่คล้ายคลึงกัน ท้ายที่สุดแล้วพวกมันเหมือนกันยิ่งกว่าจะเหมือนกับหน่วยย่อย ๆ ในตัวมันเองเสียอีก" นพ. ฟาเลตติกล่าว
