神経細胞と宇宙大規模構造の類似性について

1. 宇宙大規模構造と神経細胞
島袋隼士（云南大学、SWIFAR）

2. 宇宙大規模構造とは？
最近、１辺が約９６億光年の巨大ボックスでのシミュレーションが行われた。
https://www.nao.ac.jp/news/science/2021/20210910-cfca.html
∼10の１２乗個の銀河が存在する

3. 宇宙大規模構造はどうやって作られる？
宇宙で主役となる力は重力！
密度揺らぎが重力によって成長することで、小さな構造から大きな構造
（分子雲→星→銀河→銀河団）へと宇宙の構造が階層的に形成される。
宇宙マイクロは背景放射（CMB）に
刻まれた温度揺らぎ（密度揺らぎ）
分かりやすく言うと・・・
物質が集まっている場所では、その重力
によってさらに物質が集まってくる。
揺らぎの種はインフレーション時に作られる

4. どうやって解析する？
•power spectrum：（波数）スケールごとにゆらぎの大きさを測る。
•（二点）相関関数：場所ごとの密集具合
•位相幾何学的解析（ミンコフスキー汎関数）：トポロジー

5. 神経細胞と大規模構造似ている？
https://www.frontiersin.org/
articles/10.3389/
fphy.2020.525731/full

6. スペクトル解析
寒色：大規模構造
暖色：神経細胞
大規模構造と神経細胞のパワースペクトルを比較。
＊ただし、両者には10の27乗のスケールの違
いがあるのでスケールを調節している。

7. ネットワーク解析
Degree centrality: それぞれのノードに繋がっている接続の数を特徴づける量
Clustering coefficient:ネットワークがどれくらい密に集まっているかを表す量

8. 結論
• 神経細胞と宇宙大規模構造のスペクトル解析結
果は似ている。
• ネットワーク解析結果はそこまで似ていない？
しかし、双方とも特徴的な構造を示している
• 神経細胞と宇宙大規模構造を定量的に解析した
結果、類似性はあるがその理由に関しては不
明。