Расчеты показывают, что нервные волокна в мозге могут испускать пары запутанных частиц, и это квантовое явление может объяснить, как именно различные отделы мозга, работая вместе, формируют сознание.
Нервные волокна в мозге могут создавать пары частиц, связанных квантовой запутанностью. Если это явление будет подкреплено результатами экспериментальных исследований, оно сможет объяснить, как миллионы клеток в мозге синхронизируют свою активность и обеспечивают его работоспособность.
Квантовые взаимодействия помогают клеткам головного мозга синхронизироваться Andriy Onufriyenko/Getty Images
"Когда мозг активен, миллионы нейронов работают одновременно", - говорит Йонг-Конг Чен из Шанхайского университета в Китае. “Для этого необходимо, чтобы даже удаленные друг от друга клетки координировали свои действия по времени - но какой механизм они при этом используют? Если бы сила эволюции искала удобные способы взаимодействия на расстоянии, квантовая запутанность была бы идеальным кандидатом на эту роль", - говорит он.
Пытаясь понять, как квантовая запутанность могла "зародиться" в головном мозге и привести к появлению сверхбыстрой связи между нейронами, Чен и его коллеги провели математическое моделирование.
Эксперты сосредоточились на взаимодействии между миелиновой оболочкой, (защитным слоем из жировых молекул, окружающим волокна, соединяющие нейроны) и частицами электромагнитного излучения, или фотонами, вырабатываемыми в мозге. До настоящего момента такое излучение не было зафиксировано прямыми методами, однако существует гипотеза, что оно зарождается в митохондриях нейронов как часть цикла химических реакций, в результате которых выделяется энергия.
Расчеты ученых показали, что при столкновении инфракрасных фотонов с миелиновой оболочкой - смоделированной как цилиндрическая полость, способная накапливать и усиливать электромагнитное излучение, - они передают дополнительную энергию химическим связям миелина. Затем происходит высвобождение части энергии путем испускания двух биофотонов, одного за другим, в результате чего многие пары запутываются.
Как только мозг создаст запутанные фотоны, свойство запутанности может быть передано другим участкам нейронов, например, парообразующим белкам, участвующим в процессе передачи электрических сигналов по мозгу, говорит Чен. Когда два объекта находятся в состоянии квантовой запутанности, изменения в одном из них немедленно вызывают изменения в другом. Таким образом, если запутать различные части мозга, они смогут синхронизироваться гораздо быстрее, чем посредством любого другого типа связи.
Китайские ученые Бо Сонг из Шанхайского научно-технического университета и Юшенг Шу из Фуданьского университета считают, что полученные результаты "открывают потенциальный источник непрерывной генерации квантовой запутанности в центральной нервной системе, тесно связанной с нашим сознанием".
Вместе они утверждают, что привнесение квантовой запутанности в науку о мозге "носит довольно спекулятивный характер". Оба исследователя ранее проводили исследования миелиновой оболочки, в том числе в одном эксперименте, где с помощью инфракрасных фотонов удалось эффективно управлять нейронной активностью мышей.
По словам Чена, найти доказательства существования запутанных фотонов, о которых говорится в новой работе, а именно, напрямую обнаружить их в живой системе, например, в организме мыши, будет довольно сложно. В будущем он со своими коллегами планирует изучить, как запутанность теоретически может повлиять на функции мозга. В конце концов, сам по себе факт существования запутанных фотонов в мозге еще не доказывает, что они обеспечивают синхронность работы миллионов нейронов.
Пока не появятся новые подтверждения, роль квантовых явлений в процессе формирования сознания будет оставаться недоказанной. "Квантовое сознание само по себе является спорным вопросом, по которому ведутся активные дискуссии", - говорит Чен. "Пока мы не будем утверждать, что между ними прослеживается прямая связь".