La teoría marginal del origen cuántico de la consciencia recibe apoyo experimental.
Actualizado Abril 18 2022
Por Thomas Lewton
La controversial idea de Roger Penrose y Stuart Hameroff de cómo la anestesia afecta pequeñas estructuras en el cerebro llamadas microtúbulos ha sido puesta a prueba experimentalmente, y los resultados apoyan la idea de que efectos cuánticos son lo que está detrás de la consciencia.
Los microtúbulos, que se ven en amarillo en esta imagen, forman parte del esqueleto de las células vegetales y animales / DR. TORSTEN WITTMANN/BIBLIOTECA FOTOGRÁFICA DE LA CIENCIA
La idea de que los efectos cuánticos en el cerebro pueden explicar la conciencia ha superado una prueba clave. Los experimentos demuestran que los fármacos anestésicos reducen el tiempo que las diminutas estructuras de las células cerebrales pueden mantener las supuestas excitaciones cuánticas. Como la anestesia activa y desactiva la conciencia, los resultados pueden implicar a estas estructuras, llamadas microtúbulos, como nexo de nuestra experiencia consciente.
Según algunas interpretaciones de la mecánica cuántica, un sistema puede existir en múltiples estados simultáneamente hasta que el acto de observarlo destila la nube de posibilidades en una sola realidad definida. La teoría de la reducción objetiva orquestada (Orch OR) postula que los microtúbulos del cerebro son el lugar donde las inestabilidades gravitacionales en la estructura del espacio-tiempo rompen la delicada superposición cuántica entre partículas, y esto da lugar a la conciencia.
El físico Roger Penrose y el anestesista Stuart Hameroff propusieron la Orch OR en los años 90, pero la falta de pruebas experimentales la relegó a los márgenes de la ciencia de la conciencia. Algunos científicos consideraron que la teoría no se podía probar, mientras que otros señalaron que el cerebro era demasiado húmedo y cálido para albergar estos frágiles estados cuánticos.
Ahora, Jack Tuszynski, de la Universidad de Alberta (Canadá), y sus colegas han presentado un trabajo en la conferencia Science of Consciousness (Ciencia de la Conciencia), que se celebrará en Tucson (Arizona) el 18 de abril, para desafiar estas convicciones, demostrando que los fármacos anestésicos acortan el tiempo que tardan los microtúbulos en volver a emitir la luz atrapada. "Es un paso importante en la dirección correcta", dice Tuszynski.
"Es interesante", dice Vlatko Vedral, físico cuántico de la Universidad de Oxford. "Pero esta conexión con la conciencia es una posibilidad muy remota".
"Es fascinante", dice Steven Laureys, neurocientífico de la Universidad de Lieja (Bélgica). "No creo que podamos afirmar a priori que no hay ningún papel de los principios cuánticos en el funcionamiento de la mente y el cerebro"
Los microtúbulos son tubos huecos compuestos por la proteína tubulina que forman parte del "esqueleto" de las células vegetales y animales. Tuszynski y sus colegas proyectaron luz azul sobre los microtúbulos y las proteínas de tubulina. Durante varios minutos, observaron cómo la luz quedaba atrapada en una trampa de energía dentro de las moléculas y luego se reemitía en un proceso llamado luminiscencia retardada, que Tuszynski sospecha que tiene un origen cuántico.
Las unidades de tubulina tardaron cientos de milisegundos en emitir la mitad de la luz, y más de un segundo para los microtúbulos completos. Esto es comparable a los tiempos que tarda el cerebro humano en procesar la información, lo que implica que lo que sea responsable de esta luminiscencia retardada también podría ser invocado para explicar el funcionamiento fundamental del cerebro. "Es bastante alucinante", dice Tuszynski.
A continuación, el equipo repitió el experimento en presencia de anestésicos y también de un fármaco anticonvulsivo para comparar. Sólo el anestésico apagó la luminiscencia retardada, disminuyendo el tiempo que tarda en producirse en una quinta parte. Tuszynski sospecha que esto podría ser todo lo que se necesita para apagar la conciencia en el cerebro. Si el cerebro existe en el umbral entre el mundo cuántico y el clásico, incluso un pequeño apagado podría impedir que el cerebro procesara la información.
En un segundo experimento, dirigido por Gregory Scholes y Aarat Kalra en la Universidad de Princeton, los rayos láser excitaron bloques de construcción aún más pequeños dentro de la tubulina en los microtúbulos. La excitación se difundió a través de los microtúbulos mucho más allá de lo esperado.
Cuando Scholes y Kalra añadieron anestesia a la mezcla, descubrieron también que el comportamiento inusual de los microtúbulos se apagaba. "El anestésico interactúa con los microtúbulos y cambia lo que ocurre. Eso es sorprendente", dice Scholes. Aunque esto da peso a la idea de que los microtúbulos controlan la conciencia a nivel de las células cerebrales individuales, Scholes subraya que es necesario seguir investigando antes de sacar conclusiones sobre los efectos cuánticos.
Los fenómenos observados en los experimentos también podrían ser descritos por la física clásica en lugar de la mecánica cuántica, dice Vedral. "En estos sistemas complejos, es muy difícil precisar bien los efectos cuánticos y tener una prueba concluyente".
Los éxitos de la visión mecánica clásica en la neurociencia no excluyen que la mecánica cuántica desempeñe un papel importante, dice Laureys. "Sería dogmático decir que no merece la pena examinarla", afirma. "Pero, por supuesto, el diablo está en los detalles, y depende de la comunidad echar un vistazo a esto".
Una posibilidad que está investigando el equipo de Tuszynski para explicar la luminiscencia retardada es un proceso cuántico llamado superradiancia, en el que los átomos excitados colectivamente emiten luz de repente en una reacción en cadena parecida a la de una bomba nuclear. "Nos estamos rascando la cabeza e intentando dar con un modelo", dice Tuszynski.
"Todavía nos queda mucho camino por recorrer", dice Hameroff, que está en la Universidad de Arizona y también formó parte del estudio de Tuszynski. El grupo planea ahora repetir los experimentos con una variedad de anestésicos de diferentes potencias en humanos para ver si la respuesta de los microtúbulos coincide.
Para sostener la teoría, también hay que demostrar efectos similares en neuronas vivas y a temperaturas propias del cuerpo humano. "No estamos en el nivel de interpretar esto fisiológicamente, diciendo 'Sí, aquí es donde comienza la conciencia', pero puede ser", dice Tuszynski.
Vedral afirma que demostrar el transporte cuántico en las células sería un "gran acontecimiento", tenga o no algo que decir sobre la conciencia. "Desde luego, merece la pena investigarlo. Incluso si se pudiera afirmar que la división celular se sustenta de algún modo en algunos efectos cuánticos, sería algo enorme para la biología", afirma.
Las notables características de los microtúbulos reveladas en estos últimos experimentos muestran que son mucho más que el simple andamiaje de las células, dice Scholes. "La naturaleza está llena de sorpresas. Y si la naturaleza tiene algún tipo de marco estructural, ¿por qué no utilizarlo de formas más sofisticadas de lo que pensamos?"
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