人类大脑中的湍流动力学可能会彻底改变对其功能的理解

资料来源:巴塞罗那庞培法布拉大学

大多数人对乱流的体验主要来自于乘坐飞机的体验。然而,湍流是自然界的一个重要特征,从河流到星系,随处可见。

在静止的图像中很难捕捉到类似湍流的动态。然而,列奥纳多·达·芬奇做了一切可能的事情来确定这一现象的潜在顺序,他观察到在水中随机形成的涡流。事实上,他着迷于试图理解和描述控制这种复杂动力学的生成原理。这是如此之多,以至于他创造了短语“turbolenza”,它来自拉丁语中表示人群的单词:“torba”。同样的想法是对湍流的几个世纪研究的开端。通过现代物理学和数学巨人的工作,如Andrey Kolmogorov, Yosihiki Kuramoto和Werner Heisenberg,湍流的一些主要组织原理已经建立。海森堡说:“当我遇到上帝时,我要问他两个问题:为什么是相对论?为什么动荡?我真的相信上帝会有答案的。”

文章:《湍流般的动力学》由主要的开放获取期刊发表细胞的报道在2020年12月8日星期一,重点描述和识别发生在人类身上的湍流

这项工作是国际合作的结果之间的大脑和认知(CBC)中心,的庞裴法布拉大学精神病学系牛津大学(英国),和音乐中心的大脑奥尔胡斯大学(丹麦),由研究者Gustavo Morten l . Kringelbach德科(ICREA-DTIC)和通过对1000多名参与者的样本进行功能性磁共振成像(fMRI),他们发现了人类大脑中类似湍流的动态。

湍流是物理系统的基本组织原理

古斯塔沃·德科说:“以前的研究表明,湍流是在许多尺度上使能量通过时空级联的最佳方式,它不仅是一种视觉上令人愉悦的现象,也是物理系统的基本组织原理。”

这项工作提出的新方法提出了湍流样动力学的存在作为大型神经网络的通信骨干

德科继续说:“我们还展示了具有重要的实际应用范围,例如,从改进的化工厂到飞机和风车。我们的研究结果揭示了一种分析和模拟全脑动力学的新方法。这种新方法表明,湍流样动力学的存在是大规模神经网络通信的支柱。这项新知识将彻底改变我们对大脑功能的理解。”

该研究的合著者Morten L. Kringelbach补充说:“我们的发现提供了一个坚实的、创新的框架,用于神经精神疾病的新的生物标志物。在未来的几年里,这个可能导致新的干预措施,改善许多人的心理健康,特别是在这场动荡的大流行之后。”

更多信息:古斯塔沃·德科等人,人类大脑中的紊流样动力学,细胞的报道(2020)。DOI: 10.1016 / j.celrep.2020.108471

期刊信息:细胞的报道

由巴塞罗那庞培法布拉大学提供