Квантовый разум: как микротрубочки мозга раскрывают тайны сознания

Недавний прорыв в науке, связанный с введением анестезии крысам, убедил учёных в том, что крошечные структуры в мозге грызунов ответственны за возникновение сознания. Эти микроскопические полые трубчатые структуры, называемые «микротрубочками», не зависят от привычных законов классической физики. Исследователи полагают, что микротрубочки выполняют операции на квантовом уровне. Согласно исследованиям, аналогичные квантовые процессы, вероятно, происходят и в мозге человека.

В ходе экспериментов в Колледже Уэллсли (Массачусетс) учёные ввели крысам изофлуран — ингаляционный анестетик, применяемый для поддержания бессознательного состояния во время медицинских процедур. Одной группе крыс также вводились препараты, стабилизирующие микротрубочки, в то время как другой — нет. Результаты показали, что стабилизированные крысы оставались в сознании дольше, чем те, которые не получали подобные препараты. У последних быстрее пропадал «рефлекс выпрямления», то есть способность восстанавливать нормальное положение тела. Эти данные были опубликованы в журнале eNeuro в августе 2024 года.

Это исследование важно, так как физический источник сознания остаётся загадкой на протяжении десятилетий. Открытие может подтвердить теорию о том, что мозг выполняет квантовые операции, которые и приводят к появлению сознания. Подобные идеи становятся всё более популярными последние 30 лет.

Идея о том, что квантовая физика лежит в основе сознания, впервые была выдвинута в 1990-х годах лауреатом Нобелевской премии физиком Роджером Пенроузом и анестезиологом Стюартом Хамероффом. Они предположили, что микротрубочки в нейронах могут выполнять квантовые процессы, которые и приводят к осознанию. В своей работе 1996 года они постулировали, что сознание может функционировать как квантовая волна, проходящая через микротрубочки мозга. Эта идея известна как теория Орк OR , где микротрубочки могут выполнять квантовые вычисления с помощью математического процесса, который Пенроуз назвал «объективным редукционизмом».

В квантовой физике частица не существует в определённом месте, как это принято в классической физике. Она представляет собой облако вероятностей, и при взаимодействии с окружающей средой, как, например, при измерении, частица теряет «суперпозицию» состояний, переходя в конкретное измеримое состояние. Пенроуз предположил, что каждый раз, когда волновая функция частицы в мозге «коллапсирует», это приводит к моменту осознанного опыта.

Если эта квантовая теория сознания, связанная с микротрубочками, окажется верной, это может полностью изменить наше понимание природы сознания и усилить теорию о том, что на квантовом уровне сознание может существовать повсюду одновременно. Это открытие предполагает, что человеческое сознание способно взаимодействовать с квантовыми частицами за пределами мозга и даже может связываться с другими сознаниями по всей Вселенной.

Многие учёные остаются скептически настроенными по поводу теории Орк OR, так как квантовые эффекты наблюдаются только при очень низких температурах. Например, квантовые компьютеры работают при температурах, близких к абсолютному нулю (около -273 градусов по Цельсию), в то время как температура мозга составляет около 32–40 градусов по Цельсию (90–104 градуса по Фаренгейту). Однако за последние годы учёные собрали множество данных, свидетельствующих о том, что некоторые квантовые процессы действительно могут происходить при более высоких температурах, в том числе в организмах животных и растений. Например, растения, как утверждают исследователи , используют квантовые процессы для преобразования света в энергию.

Аналогично, возможно, что миллиарды нейронов, которые одновременно активируются в мозге, функционируют на основе явления «действия на расстоянии» — квантовой запутанности, при которой два удалённых друг от друга объекта остаются связанными. Это явление уже наблюдалось в экспериментах с атомами. Недавнее исследование предложило гипотезу о том, что миелин — вещество, окружающее аксон нервной клетки, создаёт условия для таких квантовых процессов. Возможно, именно это явление приводит к возникновению осознанности.

Два предыдущих исследования также поддерживают квантовую перспективу на сознание. В одном из экспериментов , проведённом физиком Джеком Тушинским, квантовые реакции в микротрубочках длились гораздо дольше, чем ожидалось. В другом исследовании, проведённом в Университете Центральной Флориды, свет, направленный в микротрубочки, не деградировал, что также указывает на существование квантовых состояний в этих структурах.

Эти открытия приближают нас к пониманию того, как именно мозг способен выполнять квантовые операции, и как это связано с возникновением сознания. По мнению исследователей, результаты могут привести к новым подходам в лечении заболеваний мозга и пониманию природы самого сознания.