(PhysOrg.com) – Города организованы как мозг, а эволюция городов отражает эволюцию мозга человека и животных, согласно новому исследованию исследователей из Политехнического института Ренсселера.
Подобно тому, как развитому мозгу млекопитающих требуется надежная нейронная сеть для реализации более богатого и сложного мышления, крупным городам требуются современные автомагистрали и транспортные системы, позволяющие увеличить численность и продуктивность населения. Новое исследование выявило поразительное сходство в том, как большие мозги и города решают сложную проблему поддержания достаточной взаимосвязанности.
"Естественный отбор во все времена пассивно направлял эволюцию мозга млекопитающих, точно так же, как политики и предприниматели косвенно влияли на организацию больших и малых городов," сказал Марк Чангизи, эксперт по нейробиологии и доцент кафедры когнитивных наук в Rensselaer, который руководил исследованием. "Кажется, обе эти невидимые руки пришли к схожему выводу: мозг и города по мере их роста должны быть одинаково плотно взаимосвязаны, чтобы функционировать оптимально."
По мере того, как мозг становится более сложным от одного вида к другому, он меняет свою структуру и организацию, чтобы достичь нужного уровня взаимосвязанности. Нельзя просто вырастить мозг собаки вдвое, например, и ожидать, что он будет иметь те же возможности, что и человеческий мозг. Это потому, что, помимо прочего, человеческий мозг не просто имеет больше "собачьи нейроны," но вместо этого имеет нейроны с большим количеством синапсов, чем у собаки, что имеет решающее значение для поддержания хороших связей человеческого мозга.
Как и в случае с мозгом, взаимосвязанность также является важным компонентом общей функции городов, сказал Чангизи. Три копии Сиэтла (площадь 83.9 кв. миль) и ожидайте, что результат будет иметь ту же взаимосвязь и эффективность, что и Чикаго (площадь 227.1 кв. миль). Было бы слишком много автомагистралей с небольшим количеством съездов и узких переулков.
Изучая эту тему, Чангизи обнаружил доказательства, связывающие размер города или мозга с количеством и размером его поддерживающей инфраструктуры. Он исследовал и задокументировал, как инфраструктура расширяется по мере увеличения площади мозгов и городов.
По мере того, как площадь поверхности городов и неокортекса увеличивается, количество соединителей – магистралей в городах и пирамидных нейронов в мозге – увеличивается медленнее, по мере увеличения площади поверхности до степени 3/4, обнаружил Чангизи. Это означает, что количество соединителей увеличивается как в мозгу, так и в городах как S3 / 4, где S = площадь поверхности. Точно так же по мере роста городов и мозгов общее количество съездов с шоссе и синапсов, выполняющих ту же функцию, что и конечные точки вдоль шоссе и нейронов, увеличивается с показателем примерно 9/8. Количество выходов на шоссе и синапсов на нейрон также было близко выровнено, с показателем примерно 3/8.
Эти и другие результаты подробно описаны в статье "Общие законы масштабирования для городских магистралей и неокортекса млекопитающих," опубликовано на этой неделе в журнале Complexity.
"При увеличении размера и функций и города, и мозги, похоже, подчиняются схожим эмпирическим законам," Чангизи сказал. "Они должны эффективно поддерживать фиксированный уровень связи, независимо от физического размера мозга или города, чтобы работать должным образом."
Дополнительная информация: www3.наука.хитрый.com / jo … l / 122539629 / абстрактный
Источник: Политехнический институт Ренсселера (новости: в сети)