Скорошен иновативен експеримент, при който на плъхове е прилагана анестезия, убеди учените, че малки структури в мозъка на гризачите са отговорни за съзнанието. За да направят това, тези микроскопични кухи тръбни структури, наречени „микротубули“, не разчитат на нашия ежедневен вкус на класическата физика. Вместо това, смятат експертите, микротубулите извършват невероятни операции в квантовата сфера. Позовавайки се на работата на по-ранни изследователи, проучването заключава, че същият вид квантови операции вероятно се случват в човешкия мозък.

По време на експерименти с мозъка на плъхове учени от Wellesley College в Масачузетс дадоха на гризачите изофлуран: вид инхалаторна обща анестезия, използвана за предизвикване и поддържане на безсъзнание при медицински процедури. Една група дрогирани плъхове също получиха лекарства, стабилизиращи микротубулите, докато другата не. Изследователите откриха, че стабилизиращите микротубулите молекули поддържат плъховете в съзнание за по-дълго време от нестабилизираните плъхове, които по-бързо губят своя „изправящ рефлекс“ или способността да възстановяват нормалната поза.

Проучването е важно, защото физическият източник на съзнанието е остава мистерия от десетилетия. Това е важна стъпка към потвърждаване на теорията, че мозъците ни извършват квантови операции и че тази способност генерира нашето съзнание – идея, която набира сила през последните три десетилетия.

Идеята, че квантовата физика трябва да е основният механизъм за съзнанието, се появява за първи път през 90-те години на миналия век, когато носителят на Нобелова награда по физика Роджър Пенроуз и анестезиологът Стюърт Хамероф популяризират идеята, че невронните микротубули позволяват квантовите процеси в нашите мозък, пораждащ съзнание. По-конкретно те постулират в статия от 1996 г., че съзнанието може да функционира като квантова вълна, преминаваща през микротубулите на мозъка. Това е известно като теория на Orch OR, отнасяща се до способността на микротубулите да извършват квантови изчисления чрез математически процес, който Пенроуз нарича „обективна редукция“.

В квантовата физика една частица не съществува по начина, по който класическата физика я наблюдава, с определено физическо местоположение. Вместо това съществува като облак от вероятности. Ако влезе в контакт със своята среда, както когато измервателен апарат я наблюдава, тогава частицата губи своята „суперпозиция“ от множество състояния. То се срива в определено, измеримо състояние, състоянието, в което е било наблюдавано. Пенроуз теоретизира, че „всеки път, когато квантова вълнова функция се срине по този начин в мозъка, това поражда момент на съзнателно преживяване“.

Ако тази квантова теория за съзнанието, свързана с микротубулите, се окаже вярна, тя може да революционизира разбирането ни за съзнанието и дори да укрепи новаторската теория, че на квантово ниво съзнанието е способно да бъде на всички места по едно и също време. С други думи, той може да съществува навсякъде едновременно, което предполага, че собственото ви съзнание може хипотетично да се свърже с квантови частици отвъд мозъка ви, може би да се заплита със съзнанието в цялата Вселена.

Засега квантовите ефекти са били произведени само в лабораторията при изключително ниски температури. Например нашата технология сега включва квантови компютри, но техните операции разчитат на температури близо до абсолютната нула (около -273 градуса по Целзий), за да поддържат своите квантови състояния. Топлият мозък пада доста извън тези граници, при около 32 - 40 градуса по Целзий в най-дълбоките области на мозъка, според проучване от 2022 г. И все пак учените са събрали обещаващ набор от данни през годините, показващи, че определени операции на квантово ниво при животни и растения може действително да са отговорни за жизнените функции.

Така например учените теоретизират, че растенията, които живеят при температури, далеч по-високи от абсолютната нула, вероятно използват квантови процеси за ефективно преобразуване на светлината в енергия. Първо, растенията трансформират фотони или светлинни частици във форма на материя, наречена екситони, транспортирайки ги до хлоропластите на растението, за да започне фотосинтеза. По време на това пътуване екситоните трябва да се движат около други вътрешни структури на растението – достатъчно бързо, за да запазят енергията си по целия път до местоназначението си. Учените предполагат, че растенията трябва да използват квантовото свойство на суперпозицията, за да изпробват всички възможни пътища едновременно. По този начин екситоните могат да пристигнат до местоназначението си по възможно най-ефективния начин.

По същия начин може да има смисъл милиардите неврони, задействащи се едновременно в мозъка, да работят под действието на свойството „действие на разстояние“ на квантовото заплитане – потенциалът две частици, които са много далеч една от друга, да бъдат свързани. Учените са наблюдавали това явление в атомни частици и преди. Когато изследвали една частица, друга много далечна частица също променила свойствата си, въпреки че двете очевидно не били свързани по никакъв начин.

Проучване от август 2024 г. предполага, че мастен материал, наречен миелин, който обвива аксона на мозъчната клетка, осигурява идеалната среда за това заплитане. Тъй като мозъкът изглежда способен да извършва квантови операции, за да улесни нашите мисли, някои учени предполагат, че този процес поражда нашето съзнание.

„Умът като „квантов феномен“ би оформил нашето мислене относно голямо разнообразие от свързани въпроси, като например дали пациентите в кома или нечовешките животни са в съзнание“, казва неврологът и професор от Wellesley College Майк Уист в прессъобщение за скорошното проучване на неговия екип за анестезия. В допълнение към новата работа, която ни помага да разберем повече за това как да лекуваме здравословни проблеми, свързани с мозъка, той посочва, че „сме навлезли в нова ера в нашето разбиране за това какво сме“.

Снимка: Unsplash

Виж още: Doom вече върви и на квантов компютър, но с една уловка