Nel 1982, il Premio Nobel per la fisica è stato assegnato a Ken Wilson per il suo contributo alla comprensione di ciò che accade in alcuni materiali mentre subiscono una transizione di fase, come la transizione tra acqua liquida e vapore. Per alcuni tipi di transizioni di fase, risulta che le leggi che governano la fisica si conformano a un sistema molto particolare, simmetria frattale. Questo è, le leggi fisiche sono le stesse se considerate su piccola scala o su larga scala. Le conseguenze di questa strana simmetria di cambiamento di scala sono profonde. Si scopre che sistemi abbastanza diversi, non solo l'acqua, mostrano lo stesso, comportamento universale purché conformi alla stessa simmetria di cambiamento di scala.

Che cosa ha a che fare questa fisica fondamentale con il cervello? Avanti veloce di un paio di decenni, e i ricercatori hanno scoperto che l'attività cerebrale nella corteccia cerebrale presenta alcune delle stesse caratteristiche dei sistemi fisici studiati da Wilson. La corteccia cerebrale può anche subire una transizione di fase. Questo non vuol dire che il cervello può evaporare o congelarsi. Piuttosto, l'attività del cervello può subire una transizione da un tipo ordinato a uno più disordinato. Questa transizione sembra condividere molte somiglianze con quelle studiate estensivamente nei sistemi fisici, ma fino a poco tempo fa la questione fondamentale non era stata affrontata. La simmetria del cambiamento di scala studiata da Wilson e altri non era stata studiata nel contesto delle dinamiche cerebrali.

I ricercatori del Dipartimento di Fisica dell'Università dell'Arkansas che collaborano con i neurobiologi dell'Imperial College di Londra lo hanno ora fatto. Vidit Agrawal, uno studente laureato presso l'U di A, e colleghi hanno dimostrato direttamente che le regole dinamiche che governano l'attività della corteccia cerebrale possono, in determinate circostanze, conformarsi alla simmetria del cambiamento di scala. Hanno analizzato misurazioni sperimentali dalla corteccia di topo e modelli computazionali delle reti neurali. I modelli computazionali hanno confermato che la simmetria del cambiamento di scala si verifica solo vicino a un tipo di transizione di fase neurale. I dati sperimentali hanno rivelato che quando un topo si sveglia dall'anestesia, è la dinamica del cervello che si avvicina alla simmetria del cambiamento di scala. Il lavoro suggerisce che, nello stato di veglia, la corteccia cerebrale è governata da leggi che sono le stesse a scale diverse.