Сознание на кончиках микротрубочек: насколько квантовая физика объясняет загадку работы мозга

Недавние исследования с участием крыс стали шагом вперёд в понимании природы сознания. Эксперименты показали, что микроскопические структуры в мозге могут играть ключевую роль в его работе, выполняя квантовые вычисления. О результатах исследования сообщили учёные из колледжа Уэлсли.

Микротрубочки как механизм сознания

Для изучения мозга и его функций учёные уже давно пытаются найти физическое объяснение сознания. Исследование, проведённое в колледже Уэлсли, добавило новый штрих к теории квантового происхождения сознания.

Ученые предложили, что за многие аспекты работы мозга, в том числе и сознания, могут отвечать микроскопические структуры — микротрубочки, которые, согласно новым данным, выполняют сложные операции в квантовой сфере.

В ходе экспериментов крысы были подвергнуты воздействию изофлурана, анестезирующего вещества, которое выводит животных из сознания. Одной группе животных также давали препараты, стабилизирующие микротрубочки, а другой — нет.

Результаты показали, что крысы с стабилизированными микротрубочками оставались в сознании дольше, чем их сородичи, что свидетельствует о значимости этих структур для нормального функционирования мозга. Описание этих исследований можно найти в журнале eNeuro, опубликованном в августе 2024 года.

"Микротрубочки играют важную роль в поддержании сознания, и их стабильность напрямую влияет на длительность осознания у крыс", — заявляют исследователи из колледжа Уэлсли.

Влияние квантовой физики на работу мозга

Квантовая теория сознания получила развитие ещё в 1990-х годах, когда Роджер Пенроуз и Стюарт Хамерофф предложили теорию, в которой нервные микротрубочки играют роль в генерации сознания через квантовые процессы.

Эти учёные утверждали, что сознание может быть результатом квантовых волн, проходящих через микротрубочки, что можно объяснить через так называемое "объективное восстановление" — процесс, при котором квантовая волновая функция коллапсирует в определённое состояние, порождая сознание.

Концепция квантового сознания начала набирать популярность, несмотря на скептицизм многих учёных, утверждавших, что квантовые эффекты наблюдаются только при экстремально низких температурах. Однако исследования показали, что мозг способен поддерживать условия для квантовых процессов, несмотря на температуру, существенно превышающую нулевую. Эти данные открывают новые горизонты для понимания того, как работает сознание.

"Если наши предположения о квантовых вычислениях в мозге верны, это может радикально изменить наше представление о том, что такое сознание", — утверждают учёные из Уэлсли.

Примеры квантовых процессов в природе

Многие растения и животные, как выяснили учёные, также могут использовать квантовые процессы в своей жизнедеятельности. Например, растения используют квантовые эффекты для оптимизации фотосинтеза.

Фотонные частицы света, поглощаемые растениями, преобразуются в экситоны, которые перемещаются по клеткам с невероятной скоростью. Учёные предполагают, что это возможно благодаря квантовому свойству суперпозиции, когда частица одновременно пробует все возможные пути, минимизируя время перемещения.

Похожий принцип может действовать и в человеческом мозге, где миллиарды нейронов работают с использованием квантовой запутанности. Это явление, при котором частицы, находясь на значительном расстоянии друг от друга, могут обмениваться информацией, доказано в лабораториях. В недавнем исследовании учёные обнаружили, что миелин, вещество, покрывающее аксоны нервных клеток, может играть роль в поддержке квантовых процессов в мозге.

"Миелин создаёт идеальные условия для квантовой запутанности, что позволяет нейронам мозга взаимодействовать на квантовом уровне", — поясняют исследователи.

Новые открытия и их значение

Несмотря на скептицизм, подтверждения гипотезы о квантовом происхождении сознания становятся всё более весомыми. Учёные из Университета Центральной Флориды, проводя эксперименты с микротрубочками, зафиксировали удивительно долгую квантовую когерентность — состояние, когда частицы остаются в суперпозиции до пяти наносекунд.

Это было значительно дольше, чем ожидали исследователи, что даёт новые доказательства того, что квантовые процессы могут действительно поддерживать сознание.

"Наши результаты подтверждают, что мозг способен работать с квантовыми состояниями, что подводит нас к пониманию того, как именно работает сознание", — утверждают исследователи из Центральной Флориды.

Множество открытий в области квантовой физики и нейробиологии дают нам новые перспективы для понимания сознания. Все больше учёных склоняются к идее, что сознание может быть не просто результатом нейронной активности, но и квантовых процессов, которые происходят в мозге, и эти процессы могут быть неограниченно взаимосвязаны с более широкими квантовыми явлениями во Вселенной.

Эти открытия не только открывают новые горизонты для научных исследований, но и могут иметь огромное значение для лечения заболеваний мозга. Возможно, в будущем эти знания помогут врачам разрабатывать новые методы лечения неврологических расстройств, таких как кома, нарушения памяти или расстройства сознания.

С каждым новым исследованием мы всё больше приближаемся к разгадке великой тайны человеческого сознания, что, возможно, откроет двери к совершенно новым направлениям в науке и медицине.