Сознание выходит из тени нейронов: крошечные структуры мозга намекают на квантовый механизм разума

Сознание может быть глубже связано с квантовой природой Вселенной, чем предполагалось ранее. Новые эксперименты указывают на крошечные структуры мозга, которые, возможно, работают по законам квантовой физики. Если эти выводы подтвердятся, представления о природе разума могут радикально измениться. Об этом пишет Manasee Wagh.

Микротрубочки и эксперимент с анестезией

В центре внимания оказались микротрубочки — полые трубчатые структуры внутри нейронов. Исследователи из колледжа Уэллсли в Массачусетсе изучали их роль в поддержании сознания с помощью эксперимента на крысах.

Животным вводили изофлуран — ингаляционный анестетик, вызывающий потерю сознания. При этом часть грызунов дополнительно получала препараты, стабилизирующие микротрубочки, а другая группа — нет. Как показали данные, опубликованные в журнале eNeuro в августе 2024 года, стабилизация микротрубочек позволяла дольше сохранять "рефлекс выпрямления" — способность восстанавливать нормальную позу. Это интерпретируется как косвенный признак более устойчивого состояния сознания.

Результат стал важным аргументом в пользу гипотезы, что именно микротрубочки могут играть ключевую роль в генерации субъективного опыта.

Теория Orch OR и квантовые процессы в мозге

Идея о квантовой природе сознания была популяризирована в 1990-х годах физиком Роджером Пенроузом и анестезиологом Стюартом Хамероффом. Их теория, известная как Orch OR (Orchestrated Objective Reduction), предполагает, что микротрубочки выполняют квантовые вычисления, а коллапс квантовой волновой функции в мозге порождает момент сознательного переживания.

В квантовой механике частицы существуют как облако вероятностей до момента измерения. При взаимодействии с окружающей средой происходит "сжатие" суперпозиции в конкретное состояние. Пенроуз предположил, что подобные процессы могут происходить в мозге, формируя непрерывный поток сознания.

Если эта модель верна, то сознание можно рассматривать как квантовое сознание — явление, возникающее из фундаментальных квантовых процессов.

Критика и новые аргументы

Многие учёные долгое время скептически относились к теории Orch OR. Основной аргумент — квантовые состояния в лабораториях обычно поддерживаются при температурах, близких к абсолютному нулю. Мозг же функционирует при температуре около 32-40 градусов Цельсия, что, казалось бы, исключает устойчивую квантовую когерентность.

Тем не менее за последние годы появились данные, свидетельствующие о возможной роли квантовых эффектов в биологических системах. Например, в фотосинтезе растения, по предположениям исследователей, используют суперпозицию для оптимального переноса энергии. Это показывает, что квантовые процессы могут существовать и при обычных температурах.

Дополнительные эксперименты усиливают аргументацию сторонников квантовой теории сознания. В одном из исследований физик Джек Тушиньский продемонстрировал квантовую когерентность в микротрубочках продолжительностью до пяти наносекунд — значительно дольше ожидаемого. В Университете Центральной Флориды наблюдали повторное излучение света микротрубочками в течение сотен миллисекунд или даже секунд — временной интервал, достаточный для нейронной обработки сигналов.

Отдельное исследование, опубликованное в августе 2024 года в Physics Review E, предполагает, что миелин — жировая оболочка аксонов — может создавать среду, благоприятную для квантовой запутанности. Это открывает возможность, что нейронные процессы используют "действие на расстоянии", известное по экспериментам с запутанными частицами.

Нейроучёный Майк Уист из колледжа Уэллсли отметил, что понимание разума как квантового явления может изменить взгляд на сознание у пациентов в коме и даже у животных. По его словам, подобные исследования способны открыть новую эпоху в понимании человеческой природы.

Хотя теория остаётся предметом научных дискуссий, накопленные данные делают её всё менее маргинальной. Если квантовые процессы действительно лежат в основе субъективного опыта, это изменит не только нейронауку, но и философию сознания, а возможно, и представление о связи разума с фундаментальной структурой Вселенной.