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Città strutturate come un cervello

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Proprio come il cervello dei mammiferi avanzati richiede una solida rete neurale per formulare pensieri complessi, le grandi città richiedono autostrade e sistemi avanzati di trasporto per gestire popolazioni più grandi e più produttive.

Uno studio effettuato da Mark Changizi dell’Istituto Politecnico Rensselaer di Troy, negli Stati Uniti ha portato alla luce una sorprendente somiglianza nel modo in cui un cervello ed una città si modificano ed evolvono diventando più complessi, affrontando il difficile problema del mantenimento di una interconnessione efficiente.

Infatti, nello stesso modo in cui la superficie di un cervello o di una città cresce, il numero di connettori (neuroni o autostrade) aumenta in modo simile in entrambi i casi. Una città più grande ha bisogno più di uscite autostradali così come un cervello più grande ha bisogno di più sinapsi, (cioè collegamenti fra i neuroni.)

I due scienziati sono partiti dall’ipotesi che i due tipi di strutture siano soggette a pressioni simili. In entrambi i casi si tratta di reti di comunicazione: nel cervello i neuroni trasportano segnali, nelle città le strade trasportano persone e materiali che in un senso più ampio, essendo cruciali per le funzioni su vasta scala della città, possono essere visti anch’essi come una forma di “informazione”.

La neocorteccia dei mammiferi è una struttura “a foglietti” che si sviluppa cioè in uno spazio bidimensionale. La sua complessità è direttamente proporzionale alla sua superficie, (tanto che è diventata nel corso dell’evoluzione “rugosa”, dovendo crescere in dimensioni pur essendo mantenuta sempre all’interno degli stessi volumi). Anche le città sorgono sul terreno che si può assimilare approssimativamente a una superficie, o ad un foglio.

Però l’aumento delle funzioni cognitive non dipende esclusivamente dall’aumento delle dimensioni, infatti, esso è subordinato anche  dalla qualità delle interconnessioni: due cervelli di cane non fanno un cervello umano. Il cervello dell’uomo non ha solo più neuroni di un altro animale, ma anche un grado maggiore di connessioni reciproche fra cellule nervose.  Lo stesso principio vale per le grandi metropoli: ed è proprio questa rete di connessioni che Changizi e Destefano hanno studiato.

Changizi ha osservato che, quando l’area della città e della corteccia aumenta, il numero di connessioni cresce più lentamente, e precisamente cresce, sia nelle città sia nel cervello, come l’area superficiale elevata a 3/4. In maniera simile, quando cervello e città crescono, il numero di sinapsi e uscite autostradali aumenta con un esponente di 9/8. Anche il numero di sinapsi per neurone e di uscite per autostrada è molto simile, con un esponente vicino a 3/8.

Sia il cervello che l’agglomerato urbano “per restare efficienti, devono mantenere un livello fisso di interconnettività, indipendente dalle dimensioni fisiche.” ha commentato Changizi, e per questo motivo tendono a seguire leggi empiriche simili. Questo studio non solo aumenta la comprensione dell’architettura cerebrale e della sua evoluzione, ma potrebbe essere utile anche per pianificare meglio lo sviluppo della rete stradale urbana nelle grandi metropoli.

Un’altra forte similitudine fra i due sistemi è la modalità di evoluzione: nel  cervello è guidata dalle “forze cieche” della selezione naturale, e non da un progetto prestabilito. Allo stesso modo la crescita del sistema viario urbano è determinata da forze economiche e politiche, piuttosto che da una pianificazione preordinata.

Proprio come il cervello dei mammiferi avanzati richiede una solida rete neurale per formulare pensieri complessi, le grandi città richiedono autostrade e sistemi avanzati di trasporto per gestire popolazioni più grandi e più produttive.
Uno studio effettuato da Mark Changizi dell’Istituto Politecnico Rensselaer di Troy, negli Stati Uniti ha portato alla luce una sorprendente somiglianza nel modo in cui un cervello ed una città si modificano ed evolvono diventando più complessi, affrontando il difficile problema del mantenimento di una interconnessione efficiente.
Infatti, nello stesso modo in cui la superficie di un cervello o di una città cresce, il numero di connettori (neuroni o autostrade) aumenta in modo simile in entrambi i casi. Una città più grande ha bisogno più di uscite autostradali così come un cervello più grande ha bisogno di più sinapsi, (cioè collegamenti fra i neuroni.)
I due scienziati sono partiti dall’ipotesi che i due tipi di strutture siano soggette a pressioni simili. In entrambi i casi si tratta di reti di comunicazione: nel cervello i neuroni trasportano segnali, nelle città le strade trasportano persone e materiali che in un senso più ampio, essendo cruciali per le funzioni su vasta scala della città, possono essere visti anch’essi come una forma di “informazione”.
La neocorteccia dei mammiferi è una struttura “a foglietti” che si sviluppa cioè in uno spazio bidimensionale. La sua complessità è direttamente proporzionale alla sua superficie, (tanto che è diventata nel corso dell’evoluzione “rugosa”, dovendo crescere in dimensioni pur essendo mantenuta sempre all’interno degli stessi volumi). Anche le città sorgono sul terreno che si può assimilare approssimativamente a una superficie, o ad un foglio.
Però l’aumento delle funzioni cognitive non dipende esclusivamente dall’aumento delle dimensioni, infatti, esso è subordinato anche  dalla qualità delle interconnessioni: due cervelli di cane non fanno un cervello umano. Il cervello dell’uomo non ha solo più neuroni di un altro animale, ma anche un grado maggiore di connessioni reciproche fra cellule nervose.  Lo stesso principio vale per le grandi metropoli: ed è proprio questa rete di connessioni che Changizi e Destefano hanno studiato.
Changizi ha osservato che, quando l’area della città e della corteccia aumenta, il numero di connessioni cresce più lentamente, e precisamente cresce, sia nelle città sia nel cervello, come l’area superficiale elevata a 3/4. In maniera simile, quando cervello e città crescono, il numero di sinapsi e uscite autostradali aumenta con un esponente di 9/8. Anche il numero di sinapsi per neurone e di uscite per autostrada è molto simile, con un esponente vicino a 3/8.
Sia il cervello che l’agglomerato urbano “per restare efficienti, devono mantenere un livello fisso di interconnettività, indipendente dalle dimensioni fisiche.” ha commentato Changizi, e per questo motivo tendono a seguire leggi empiriche simili. Questo studio non solo aumenta la comprensione dell’architettura cerebrale e della sua evoluzione, ma potrebbe essere utile anche per pianificare meglio lo sviluppo della rete stradale urbana nelle grandi metropoli.
Un’altra forte similitudine fra i due sistemi è la modalità di evoluzione: nel  cervello è guidata dalle “forze cieche” della selezione naturale, e non da un progetto prestabilito. Allo stesso modo la crescita del sistema viario urbano è determinata da forze economiche e politiche, piuttosto che da una pianificazione preordinata.

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