Neurociencias
Podría facilitar la sincronización neuronal y el alumbramiento de la cognición
Creación artística del cerebro en pleno proceso de entrelazamiento cuántico generando consciencia. / Generador de imágenes de la IA de BING para T21/Prensa Ibérica, desarrollada con tecnología de DALL·E.
Eduardo Martínez de la Fe
Madrid 07 AGO 2024
El entrelazamiento cuántico ocurriría naturalmente en el cerebro y su potencial cognitivo podría desempeñar un papel crucial en la emergencia de la consciencia, según una nueva investigación.
La mayoría de los científicos cree que el cerebro es demasiado húmedo, cálido y ruidoso para que las delicadas operaciones de la mecánica cuántica desempeñen un papel en la cognición o la consciencia.
Sin embargo, un equipo de investigadores, liderados por Yong-Cong Chen, de la Universidad de Shanghai, ha propuesto una teoría innovadora que cuestiona esa convicción: sugiere que el entrelazamiento cuántico podría desempeñar un papel crucial en la emergencia de la consciencia en el cerebro humano. Los resultados de este trabajo se publican en Physical Review E.
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno mediante el cual los estados cuánticos de dos o más partículas se correlacionan de tal manera que el estado de una partícula no puede describirse independientemente del estado de la otra, sin importar la distancia que las separe. Esta propiedad fue inicialmente predicha por Einstein, Podolsky y Rosen en 1935 y se conoce como la paradoja EPR.
Alumbramiento de la consciencia
En el contexto de esta investigación el entrelazamiento cuántico se propone como un mecanismo que podría facilitar la sincronización neuronal en el cerebro humano y el alumbramiento de la consciencia.
Los investigadores sugieren que las vainas de mielina, que rodean las fibras nerviosas, podrían interactuar con fotones infrarrojos generados por las mitocondrias neuronales.
Este proceso podría resultar en la emisión de pares de fotones entrelazados, que muestran una correlación mucho más fuerte que cualquier correlación clásica. Este potencial cognitivo del entrelazamiento cuántico podría permitir una integración rápida de la información, lo que es fundamental para la experiencia consciente unificada.
Mecanismo propuesto
El equipo sugiere que los fotones infrarrojos con los que interactúan las vainas de mielina son producidos en el cerebro, probablemente durante las reacciones químicas de las mitocondrias (organismos celulares) de las neuronas.
Según su modelo matemático, estos fotones infrarrojos podrían colisionar con las vainas de mielina y transferir energía a los enlaces químicos dentro de estas estructuras. Este proceso podría resultar en la emisión de pares de fotones entrelazados.
Los investigadores proponen que este entrelazamiento cuántico podría facilitar una comunicación rápida entre diferentes regiones cerebrales, mejorando así la sincronización neuronal.
Chen explica a NewScientist: "cuando un cerebro está activo, millones de neuronas se disparan simultáneamente. Si el poder de la evolución buscaba una acción útil a distancia, el entrelazamiento cuántico sería un candidato ideal para este papel."
Fundamentos teóricos
El estudio se basa en el concepto de electrodinámica cuántica de cavidades (cQED), que describe las interacciones entre la luz y la materia en espacios confinados.
Los investigadores argumentan que las vainas de mielina forman cavidades cilíndricas capaces de almacenar y amplificar la radiación electromagnética, creando modos electromagnéticos discretos que podrían conducir a la producción frecuente de pares de fotones entrelazados.
Un hallazgo clave del estudio es que el espectro vibracional de los enlaces carbono-hidrógeno (C-H) dentro de las vainas de mielina podría emitir radiación en cascada, resultando en la generación de bifotones, o pares de fotones entrelazados.
Los investigadores sugieren que la abundancia de unidades de vibración de enlaces C-H en las neuronas podría servir como una fuente de recursos de entrelazamiento cuántico para el sistema nervioso.
Otra perspectiva artística del cerebro en estado de entrelazamiento cuántico entre neuronas. / Generador de imágenes de la IA de BING para T21/Prensa Ibérica, desarrollada con tecnología de DALL·E.
Conexiones con enfermedades
El estudio también presenta evidencia que podría relacionar esta teoría con enfermedades neurodegenerativas.
Los investigadores señalan que el grosor de la mielina disminuye con la edad, lo que se correlaciona con una mayor probabilidad de desarrollar tales enfermedades.
Sugieren que una vaina de mielina más gruesa podría impedir este entrelazamiento y, por lo tanto, alterar el delicado proceso de sincronización neuronal.
Solo una hipótesis más
A pesar del potencial de esta teoría, los investigadores reconocen su naturaleza especulativa y los desafíos significativos para su validación empírica. Los autores admiten que detectar directamente los fotones entrelazados teorizados en un sistema vivo, como un ratón, sería extremadamente difícil.
No obstante, el equipo planea explorar cómo el entrelazamiento cuántico podría impactar las funciones cerebrales más allá de la sincronización y desarrollar modelos más completos que consideren las complejas interacciones entre fotones, neuronas y otros componentes celulares.
De todas formas, hay que tener en cuenta que el origen cuántico de la consciencia es un tema que ha suscitado considerable interés y debate en los últimos años.
Microtúbulos
Una de las teorías más conocidas es la propuesta por el físico Roger Penrose y el anestesiólogo Stuart Hameroff, conocida como Orch OR (Orchestrated Objective Reduction). Esta teoría sugiere que la consciencia surge de procesos cuánticos que ocurren dentro de los microtúbulos, estructuras cilíndricas presentes en el citoesqueleto de las neuronas.
Según esta teoría, los microtúbulos podrían mantener estados cuánticos coherentes durante períodos de tiempo suficientes para influir en la actividad neuronal, y estos estados cuánticos podrían colapsar de manera orquestada, dando lugar a la experiencia consciente.
Por último, investigaciones más recientes han encontrado evidencia de coherencia cuántica en microtúbulos a temperatura ambiente, lo que sugiere que los efectos cuánticos podrían ser más robustos en sistemas biológicos de lo que se pensaba anteriormente. Sin embargo, estos hallazgos son todavía preliminares y no han sido universalmente aceptados en la comunidad científica.
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Referencia
Entangled biphoton generation in the myelin sheath. Zefei Liu et al. Phys. Rev. E 110, 024402; 2 August 2024. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevE.110.024402
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Fuente:
