Квантовая запутанность в нейронах может на самом деле объяснить сознание

Тихая симфония сейчас играет в вашем мозгу, когда неврологические пути синхронизируются в электромагнитном хоре, который, как полагают, порождает сознание.

Однако то, как различные цепи в мозгу выравнивают свою работу, остается непреходящей загадкой. , который, по мнению некоторых теоретиков, может иметь решение, включающее квантовую запутанность.

Это смелое предложение, не в последнюю очередь потому, что квантовые эффекты имеют тенденцию становиться неуместными в масштабах, больших, чем атомы и молекулы. Несколько недавних открытий заставляют исследователей отложить свои сомнения и пересмотреть вопрос о том, может ли квантовая химия все-таки действовать в нашем сознании.

В своей новой опубликованной статье физики Шанхайского университета Цзэфэй Лю и Юн-Конг Чен и биомедицинский инженер Пин Ао из Сычуаньского университета в Китае объясняют, как запутанные фотоны, испускаемые углеродно-водородными связями в изоляции нервных клеток, могут синхронизировать активность в мозге.

Их результаты появились всего через несколько месяцев после другого квантового явления, известного как сверхизлучение. был идентифицирован в клеточных структурах, что привлекло внимание к весьма спекулятивной теории сознания, называемой моделью «организованно-объективной редукции» Пенроуза-Хамерова.

Предложенная весьма уважаемым физиком Роджером Пенроузом и американским анестезиологом Стюартом Хамероффом, модель предполагает, что сети канальцев цитоскелета, которые придают структуру клеткам (в данном случае нашим нейронам), действуют как своего рода квантовый компьютер, который каким-то образом формирует наше мышление.

Легко понять, почему так привлекательно смотреть квантовой физике, чтобы объяснить сознание. Во-первых, в обоих есть некая «странность» — смесь предсказуемости и случайности, которую трудно определить.

Кроме того, существует вечная проблема: что представляет собой ключевое наблюдение, преобразующее квантовую неопределенность? в классическое абсолютное измерение. Может ли квантовое явление в мозге быть связано с коллапсом волны вероятности?

С другой стороны, «странное» плюс «странное» не равно научной истине, какой бы непостижимой ни казалась каждая концепция. Мозг, возможно, не работает так, как классические компьютеры, но добавление квантовой магии вряд ли приведет к созданию всеобъемлющей теории.

У ученых была совершенно другая причина надеть шляпу скептиков, когда дело доходит до квантовых теорий сознание – небрежные потоки биологии долгое время считались слишком хаотичными, слишком шумными и слишком «большими», чтобы квантовая механика могла возникнуть сколько-нибудь существенным образом.

Эту часть нам, возможно, придется пересмотреть, особенно если эксперименты может подтвердить предсказание Лю, Чена и Ао.

Трио отмечает, что жировое покрытие, называемое миелином, вокруг «хвоста» аксона нервной клетки, предположительно, может служить подходящей цилиндрической полостью для усиления инфракрасных фотонов, генерируемых в другом месте клетке, в результате чего углерод-водородные связи время от времени испускают пары фотонов, свойства которых имеют высокую степень корреляции.

Промежутки между сегментами миелиновых оболочек (а) достаточно малы, чтобы рассматривать весь покрытый миелином аксон как цилиндр (б) с радиусом аксона как 𝑎, радиус всего цилиндра как 𝑏, а толщина миелиновой оболочки как 𝑑=𝑏−𝑎. Длина цилиндра обозначается 𝐿. (в) Молекулы фосфолипидов в миелине имеют хвосты с большим количеством углерод-водородных связей. (Лю и др., Physical Review E, 2024)

Движение этих запутанных фотонов через ионные потоки биохимии мозга может привести к корреляциям между процессами, которые играют центральную роль в работе органа. способность синхронизироваться.

Слово «возможно», конечно, выполняет здесь огромную тяжелую работу. Хотя существует множество эмпирических открытий, подтверждающих детали гипотезы, доказательства влияния запутанных фотонов на крупномасштабные биологические процессы в настоящее время ограничиваются фотосинтезом.

Это не означает, что в квантовой биологии нет прецедентов. животные. Все больше данных свидетельствует о том, что магнитные поля могут влиять на нечеткие состояния суперпозиции электронных спинов в белках, называемых криптохромами, что помогает объяснить навигацию на большие расстояния у некоторых животных.

Мы далеки от того, чтобы что-либо демонстрировать. но в наших головах работает классическая химия, не говоря уже о том, чтобы уверенно провозглашать, что симфонии нашего мозга объединены квантовым композитором.

Но, возможно, пришло время сделать паузу в отношении оговорок по поводу квантовых явлений, оказывающих влияние на по крайней мере, некоторые из основных функций нашего мозга.

Это исследование было опубликовано в журнале Physical Review E.