Aivojen toimintaa tarkastelleet tutkijat ovat havainneet ihmisaivojen toimivan lähellä niin sanottua kriittistä pistettä, jonka jälkeen toiminta muuttuu kaaosmaiseksi.
Tutkimus aiheesta on julkaistu Physical Review Letters -tiedelehdessä, ja siitä uutisoi Phys.org.
Tutkimus haastaa alalla vallinneita käsityksiä aivojen toiminnasta, ja tulosten mukaan monet laajalti käytetyt tunnusmerkit aivojen “kriittisyydestä“ voivat olla tilastollisia artefakteja.
Tutkijat rakensivat aivotoiminnasta yksinkertaisia malleja, joissa aivoalueet eivät olleet lainkaan yhteydessä toisiinsa. Yllättäen tällaisetkin mallit tuottivat samoja “kriittisyyden” merkkejä kuin oikeat aivomittaukset, jos signaalit muuttuivat riittävän hitaasti ja mittausdata oli rajallista.
Tämän jälkeen tutkijat kehittivät käytännön testejä, joilla aito yhteistoiminta voidaan erottaa näennäisestä. Yksi keino oli sekoittaa aivoalueiden aikajärjestys keskenään ja seurata vaikutuksia.
Kun menetelmää sovellettiin laajaan aivokuvantamisaineistoon, tulos tarkentui: aivot toimivat lähellä kriittistä pistettä, mutta eivät aivan ”veitsen terällä”. Jos arvo 1 tarkoittaa kriittistä pistettä, koehenkilöiden aivot työskentelivät 0,88 pisteen arvolla keskimäärin. Tutkijat kuvailevat tätä tasoa turvalliseksi.
”Toimiminen lähellä kriittistä pistettä voi säilyttää monia ehdotetuista laskennallisista hyödyistä”, sanoo yksi tutkimuksen kirjoittajista, Granadan yliopiston tohtoriopiskelija Rubén Calvo Ibáñez Phys.orgille. Tällä alueella vältetään kriittisen pisteen rajalla tapahtuva riskialttius sille, että pienet virheet voivat johtaa epävakauteen, hän jatkaa.
Tutkijat aikovat seuraavaksi kehittää malleja, jotka yhdistävät kriittisyyden merkit suoraan aivojen rakenteeseen eli hermoverkkojen fyysiseen kytkeytyneisyyteen. Lisäksi he haluavat selvittää, miten aivojen etäisyys kriittisestä pisteestä vaihtelee esimerkiksi iän, sairauksien tai eri ajattelutilojen mukaan. Tutkijoiden mukaan kehitettyä menetelmää voidaan hyödyntää laajasti myös neurotieteen ulkopuolella aina silloin, kun tutkitaan järjestelmiä, joiden epäillään toimivan lähellä kriittistä tilaa.