En 1982, le prix Nobel de physique a été décerné à Ken Wilson pour sa contribution à la compréhension de ce qui se passe dans certains matériaux lorsqu'ils subissent une transition de phase, comme la transition entre l'eau liquide et la vapeur. Pour certains types de transitions de phase, il s'avère que les lois régissant la physique se conforment à un symétrie fractale. C'est-à-dire, les lois physiques sont les mêmes qu'elles soient considérées à petite ou à grande échelle. Les conséquences de cette étrange symétrie de changement d'échelle sont profondes. Il s'avère que des systèmes assez divers - pas seulement l'eau - présentent les mêmes, comportement universel tant qu'ils se conformaient à la même symétrie de changement d'échelle.

Qu'est-ce que cette physique fondamentale a à voir avec le cerveau ? Avance rapide de quelques décennies, et les chercheurs ont découvert que l'activité cérébrale dans le cortex cérébral présente certaines des mêmes caractéristiques que les systèmes physiques étudiés par Wilson. Le cortex cérébral peut également subir une transition de phase. Cela ne veut pas dire que le cerveau peut s'évaporer ou geler. Plutôt, l'activité du cerveau peut subir une transition d'un tri ordonné à un tri plus désordonné. Cette transition semble partager de nombreuses similitudes avec celles largement étudiées dans les systèmes physiques, mais jusqu'à tout récemment, la question la plus fondamentale n'avait pas été abordée. La symétrie de changement d'échelle étudiée par Wilson et d'autres n'avait pas été étudiée dans le contexte de la dynamique cérébrale.

Des chercheurs du département de physique de l'Université de l'Arkansas collaborant avec des neurobiologistes de l'Imperial College de Londres l'ont maintenant fait. Vidit Agrawal, un étudiant diplômé à l'U de A, et ses collègues ont directement montré que les règles dynamiques régissant l'activité du cortex cérébral peuvent, dans certaines circonstances, se conformer à la symétrie de changement d'échelle. Ils ont analysé des mesures expérimentales du cortex de souris et des modèles informatiques de réseaux neuronaux. Les modèles informatiques ont confirmé que la symétrie de changement d'échelle ne se produit qu'à proximité d'un type de transition de phase neuronale. Les données expérimentales ont révélé que lorsqu'une souris se réveille de l'anesthésie, c'est la symétrie de changement d'échelle de l'approche de la dynamique cérébrale. Le travail suggère que, à l'état de veille, le cortex cérébral est régi par des lois qui sont les mêmes à différentes échelles.