استخراج شبکه ی کارکردی مدل های آیزینگ و تپه شنی و مقایسه ی آن ها با شبکه ی کارکردی مغز

در سال های اخیر یافتن یک فهم کمّی از فعالیت مغز برای گروهی از پیشگامان در این زمینه مطرح بوده است. مغز به منزله ی یک بافت پر سلولی با یاخته هایی که دینامیک غیر خطی آنها به صورت تجمعی به پدیده هایی نظیر شناخت، هوش و ... منجر می شود، شناخته می شود. طی سال های اخیر جمعی از فیزیکدانان بر آن بوده اند که با استفاده از ابزارهای ریاضی نظیر آنچه در رهیافت مکانیک آماری برای مطالعه سیستم های بس ذره ای استفاده می شود, شناخت بیشتری از رفتار تجمعی سلول های عصبی بدست آورند. چیالوو سال ???? روی داده های مرتبط با تصویرسازی تشدید مغناطیسی کارکردی (fmri) برای حالت استراحت مغز (حالتی که در طول آن مغز هیچ ورودی یا خروجی نداشته باشد) تمرکز کرد. وی نتیجه گرفت: شبکه ایی که از تصاویر fmri ی مغزی بدست می آید در بیشتر پارامترهای مهم شبکه, با شبکه ی کارکردی استخراج شده از دینامیک مدل آیزینگ (? بعدی) در نقطه ی بحرانی شباهت قابل توجهی دارد. این موضوع در کنار سایر شواهدی که دلالت بر رفتار خودسامانده ی بحرانی از مغز دارند ما را بر آن داشت که به سراغ مدل تپه شنی که یکی از مدل های خودسامانده ی بحرانی هست برویم. مشاهده شد شبکه ی کارکردی مغز شباهت زیادی با شبکه ی کارکردی حاصل از شبیه سازی مدل تپه شنی در ? بعد دارد. انتخاب مدل تپه شنی به دو دلیل بر انتخاب چیالوو (مدل آیزینگ) برتری دارد: اولاً دینامیک آن با مدل افراز-آتش که برای مدل سازی رفتار یاخته های عصبی استفاده می شود, شباهت زیادی دارد. ثانیاً یک مدل خودسامانده ی بحرانی ذاتاً به سمت نقطه ی بحرانی میل می کند. نتایج ما این گمان که مغز, یک سیستم خود سامانده ی بحرانی است تقویت می کند.