研究人员发现大脑的组织几乎理想

你可曾想过为什么人类大脑进化的方式吗?

俄罗斯物理学家Krioukov东北部的一项新研究和他的同事们提出了一个答案:加快信息的转移从一个区域到另一个,使我们能够运行在峰容量。

在本月出版的论文自然通讯表明,人类大脑的结构有一个几乎理想的网络连接——旅行许可证信息的链接,说,听觉皮层(负责听力)运动皮层(负责运动)所以在课堂上我们可以做从举起我们的手在回答问题摇滚的打1975。

结果代表超过我们进化进步的一个确认。他们可能有重要意义确定神经障碍的原因和最终发展疗法来治疗他们。

“最优网络在大脑中可能的最小连接数,以减少成本,同时它会最大适航性——也就是说,最直接的路径路由信号从任何可能的来源到任何可能的目的地,“Krioukov说。他解释说,这是一个平衡,他的手来表示。这项研究提出了一种新的策略,找到实现这一平衡或的关系,正如他所说,“甜点”。

Krioukov,物理系副教授,研究网络,从那些与互联网大规模数据集定义我们的大脑。在新研究中,他和他的同事使用复杂的统计分析基础上,诺贝尔奖得主约翰纳什的贡献博弈理论来构造一个理想化的大脑网络的地图——优化信息的传输。然后比较了理想化的大脑地图的地图的实际网络和问“这两个是有多近?”

值得注意的是这样的。他们惊奇地发现,89%的连接在理想化的大脑网络出现在真正的网络。“这意味着大脑进化设计是非常,非常接近我们的算法显示,“Krioukov说。

科学家们的策略美元传统:它允许函数,在这种情况下,适航性——驱动理想化的网络的结构,从而为最优导航中显示的链接是必不可少的。Krioukov说,大多数研究人员在这个领域建立模型的网络第一,然后只处理函数,这种方法并不突出的最关键环节。

新战略也转移到不同的学科。布达佩斯大学这项研究的合著者的技术和经济,总共六个不同通航网络映射,包括互联网,美国空军¬港口、道路和匈牙利。匈牙利公路网络,例如,给旅行者”奢侈品没有地图的客场之旅,”作者写道。

未来的应用研究的交叉学科。知道网络中链接导航的最关键的是告诉你在哪里集中防护措施,是否网站是互联网,道路,火车路线,或飞行模式。

“相反地,如果你是一个好人面临恐怖主义网络,你知道链接攻击第一,“Krioukov说。系统设计师可以找到丢失的连接需要最大化的适航性计算机网络并将它们添加。

在大脑中,理想化的网络可能存在的链接所需正常大脑功能,Krioukov说。他指出,一个迷宫的洋红色和青绿色缠结流向大脑插图在他的论文和洋红色痕迹,既存在于理想和现实的大脑。

“所以我们怀疑他们是主要候选人看如果某些疾病的发展,是否损坏或破裂。”

展望未来,他推测,一旦确认了这样的联系,也许可以开发新的药物或手术技术目标和修复,或规避,伤害。

“在一天结束的时候,我们正在试图做的是修复病变的网络,以便它可以恢复其正常功能,“Krioukov说。

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东北大学原始报道:西娅歌手

出版

Krioukov Det al。通航网络导航的纳什平衡游戏。自然通讯,2015年7月3日出版。doi: 10.1038 / ncomms8651