Внутри нашего мозга прямо сейчас разыгрывается безмолвная симфония: нейронные пути синхронизируются в электромагнитном хоре, который, как считается, порождает сознание.
Но как именно различные участки мозга координируют свою активность – это загадка, над которой ученые бьются уже много лет. Некоторые теоретики предполагают, что разгадка может крыться в квантовой запутанности.
Это смелое предположение, ведь квантовые эффекты, как правило, нивелируются на уровнях больше атомов и молекул. Однако ряд недавних открытий заставил исследователей усомниться в таких выводах и пересмотреть возможность того, что квантовая химия играет роль в работе нашего мозга.
В своей новой статье физики Цзэфэй Лю и Юн-Конг Чен из Шанхайского университета, а также биомедицинский инженер Пин Ао из Сычуаньского университета в Китае, объясняют, как запутанные фотоны, испускаемые углеродно-водородными связями в изоляции нервных клеток, могут синхронизировать активность мозга.
Их выводы появились всего через несколько месяцев после того, как в клеточных структурах было обнаружено другое квантовое явление – сверхизлучение. Это открытие привлекло внимание к крайне спекулятивной теории сознания, известной как модель организованной объективной редукции Пенроуза-Хамероффа.
Согласно этой модели, предложенной известным физиком Роджером Пенроузом и американским анестезиологом Стюартом Хамероффом, сети цитоскелетных микротрубочек, придающих клеткам структуру (в данном случае нашим нейронам), действуют как своего рода квантовый компьютер, формирующий наше мышление.
Почему же квантовая физика кажется такой привлекательной для объяснения сознания? Во-первых, и то, и другое обладает некой “странностью” – смесью предсказуемости и случайности, которую трудно уловить.
Во-вторых, остается нерешенным вопрос о том, что именно представляет собой то самое решающее наблюдение, которое превращает 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 равняется научной истине, какими бы непостижимыми ни казались каждые из концепций. Мозг может и не работать как классический компьютер, но простое добавление квантовой магии вряд ли приведет к созданию всеобъемлющей теории.
Ученые не спешат принимать квантовые теории сознания еще и по другой причине – хаотичность биологических процессов долгое время считалась слишком высокой, а масштабы – слишком крупными для того, чтобы квантовая механика могла играть сколько-нибудь значимую роль.
Возможно, именно эту часть нам стоит пересмотреть, особенно если эксперименты смогут подтвердить предсказание Лю, Чена и Ао.
Трио отмечает, что жировая оболочка, называемая миелином, окружающая аксон нервной клетки, теоретически может служить подходящей цилиндрической полостью для усиления инфракрасных фотонов, генерируемых в других частях клетки. Это может привести к тому, что углеродно-водородные связи будут время от времени испускать пары фотонов, свойства которых будут сильно коррелировать.
Движение этих запутанных фотонов сквозь ионные потоки биохимии мозга может приводить к корреляции процессов, играющих центральную роль в способности органа к синхронизации.
Конечно, слово “может” здесь играет ключевую роль. Несмотря на обилие эмпирических данных, подтверждающих детали гипотезы, доказательства влияния запутанных фотонов на крупномасштабные биологические процессы пока ограничены фотосинтезом.
Это не означает, что у нас нет прецедентов квантовой биологии у животных. Все больше данных свидетельствует о том, что нечеткие суперпозиционные состояния спинов электронов в белках, называемых криптохромами, могут подвергаться влиянию магнитных полей таким образом, что это объясняет дальнюю навигацию у некоторых животных.
Нам еще далеко до того, чтобы с уверенностью заявить, что в наших головах происходит нечто большее, чем классическая химия, не говоря уже о том, чтобы с уверенностью утверждать, что симфонии нашего мозга объединены квантовым композитором.
Тем не менее, возможно, пришло время поставить на паузу сомнения по поводу того, что квантовые явления оказывают влияние, по крайней мере, на некоторые базовые функции нашего мозга.
Это исследование опубликовано в журнале Physical Review E.
Читайте также: Рождение Вселенной из квантового небытия?
