بیگ بنگ: هم‌اکنون یک سمفونی بی‌صدا در مغز شما پخش می‌شود، زیرا مسیرهای عصبی در یک گروه کُر الکترومغناطیسی همگام می‌شوند و تصور می‌شود مسئول خودآگاهی باشد.

به گزارش بیگ بنگ، با این حال، اینکه چگونه مدارهای مختلف در سراسر مغز به طور همگام فعال می‌شوند، همچنان یک راز باقی مانده است. یکی از نظریه‌پردازان پیشنهاد می‌کند که شاید راه‌حل «درهم‌تنیدگی کوانتومی» باشد.

وقتی مغز فعال است، میلیون‌ها نورون به صورت همزمان فعال می‌شوند. برای شروع چنین فعالیتی حتی سلول‌های دور باید زمان‌بندی خود را هماهنگ کنند. در نتیجه برخی دانشمندان به این فکر افتاده‌اند که آیا این هماهنگی می‌تواند ناشی از آن چیزی باشد که آلبرت اینشتین «رفتار شبح‌وار از دور» می‌نامید یا خیر. چنین حرکتی به برقراری ارتباط آنی بین ذراتی گفته می‌شود که از طریق درهم‌تنیدگی کوانتومی به یکدیگر وصل هستند.

این پیشنهاد جسورانه است، به این دلیل که اثرات کوانتومی در مقیاس‌های بزرگ‌تر از اتم‌ها و مولکول‌ها کارآیی ندارند. اما یافته‌های جدید محققان را وادار می‌کند تا تردیدهای خود را متوقف کنند و در مورد اینکه آیا شیمی کوانتومی ممکن است در ذهن ما کار کند یا خیر، تجدیدنظر کنند.

فیزیکدانان دانشگاه شانگهای، “زفی لیو” و “یونگ کنگ چن” و “پینگ آئو” مهندس زیست‌پزشکی از دانشگاه سیچوان در چین در مقاله‌ی جدید خود توضیح دادند که چگونه فوتون‌های درهم‌تنیده‌ی منتشر شده از پیوندهای کربن-هیدروژن در عایق سلول‌های عصبی می‌توانند فعالیت در مغز را همگام کنند.

یافته‌های آن‌ها تنها چند ماه پس از شناسایی پدیده کوانتومی دیگری به نام «اَبَرتابش» در چارچوب‌های سلولی به دست آمد که توجه را به نظریه‌ای در مورد خودآگاهی به نام مدل «کاهش هماهنگ-هدف» پنروز-هامروف جلب کرد.

این مدل که توسط “راجر پنروز” فیزیکدان بسیار محترم و “استوارت هامروف” متخصص بیهوشی آمریکایی پیشنهاد شده، شبکه‌هایی از لوله‌های اسکلت سلولی را پیشنهاد می‌کند که به سلول‌ها – در این مورد، نورون‌های ما – ساختار می‌بخشند و به‌عنوان نوعی کامپیوتر کوانتومی، تفکر ما را شکل می‌دهد.

به راحتی می‌توان فهمید که چرا جست‌وجوی علت خودآگاهی در فیزیک کوانتومی جذاب است. هر دو به نوعی «عجیب» هستند – ترکیبی از قابلیت پیش‌بینی و تصادفی بودن که تشخیص را دشوار می‌کند. سپس این مشکل همیشگی وجود دارد که کدام مشاهدات محوری، عدم قطعیت کوانتومی را به یک اندازه‌گیری مطلق کلاسیک تبدیل می‌کنند. آیا یک پدیدۀ کوانتومی در مغز می‌تواند با فروپاشی یک موج احتمال، مرتبط باشد؟

از سوی دیگر، عجیب و غریب بودن با حقیقت علمی برابری نمی‌کند. مغز ممکن است مانند کامپیوتر کلاسیک کار نکند، اما جادوی کوانتومی بعید است که به یک نظریه‌ی جامع منجر شود. دانشمندان دلیل دیگری برای شک و تردید خود در رابطه با نظریه‌های کوانتومیِ خودآگاهی داشته‌اند.

ممکن است نیاز به بازنگری در این بخش داشته باشیم، به خصوص اگر آزمایش‌ها بتوانند پیش‌بینی لیو، چن و آئو را تأیید کنند. این سه نفر خاطرنشان کردند که پوشش چربی به نام میلین در اطراف «دم» آکسونِ سلول عصبی می‌تواند به عنوان یک حفره استوانه‌ای مناسب برای تقویت فوتون‌های فروسرخ تولید شده در نقاط دیگر سلول عمل کند و باعث شود پیوندهای کربن-هیدروژن گهگاهی جفت فوتون‌هایی را به بیرون بریزند که دارای درجه بالایی از همبستگی هستند. این یعنی رشته‌های عصبی مغز می‌توانند جفت ذرات درهم‌تنیده ساطع کنند و این پدیده کوانتومی، چگونگی همکاری بخش‌های مختلف مغز را توضیح می‌دهد.

در واقع حرکات این فوتون‌های درهم‌تنیده از طریق جزر و مدهای یونی بیوشیمی مغز، ممکن است بین فرآیندها ارتباط برقرار کند و نقش مرکزی در توانایی اندام‌ برای همگام‌سازی داشته باشد. البته کلمه‌ی «ممکن» در اینجا مفهوم سنگینی دارد. در حالی که اکتشافات تجربی زیادی برای حمایت از جزئیات این فرضیه وجود دارد، شواهدی از فوتون‌های درهم‌تنیده که بر فرآیندهای بیولوژیکی در مقیاس بزرگ تأثیر می‌گذارند در حال حاضر به فتوسنتز محدود شده است.

این بدان معنا نیست که هیچ سابقه‌ای برای زیست‌شناسی کوانتومی در حیوانات وجود ندارد. شواهد رو به افزایش نشان می‌دهد که حالت‌های برهم‌نهی فازی اسپین‌های الکترون در پروتئین‌هایی به نام کریپتوکروم می‌تواند تحت تأثیر میدان‌های مغناطیسی قرار گیرد، به گونه‌ای که شاید جهت‌یابی از راه دور در برخی از حیوانات را توضیح دهد.

هنوز نمی‌توان با اطمینان اعلام کرد که سمفونی‌های مغز توسط یک آهنگساز کوانتومی یکپارچه شده است. اما شاید زمان آن رسیده که در مورد رویدادهای کوانتومی که حداقل روی برخی از عملکردهای اساسی مغز ما تأثیر می‌گذارند، بیشتر فکر کنیم. این تحقیق در مجله Physical Review E منتشر شده است.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com