Физикът и лауреат на Нобелова награда Роджър Пенроуз твърди, че човешкото мислене има квантовомеханична природа. Дълги години тази идея се считаше за маргинална, тъй като мозъкът е прекалено топъл за нестабилните квантови ефекти. Новите експериментални данни обаче опровергават този аргумент: квантови състояния вече се наблюдават при много по-високи температури, отколкото се смяташе за възможно. Невробиологът Майкъл Уист е убеден, че квантовият подход към съзнанието заслужава сериозно внимание.
Основният аргумент на критиците на хипотезата за квантовото съзнание винаги е бил прост и убедителен: квантовата кохерентност, тоест съгласуваното поведение на огромен брой частици, изисква екстремно ниски температури. Мозъкът обаче е топла, влажна среда, в която молекулите постоянно се сблъскват, и кохерентността би трябвало да колапсира в класическо състояние за части от наносекунда, много преди невроните да успеят да генерират какъвто и да е сигнал. Въпреки това през последните години се натрупаха експериментални изследвания, които поставят това убеждение под съмнение.
Теорията на Пенроуз-ХамерофТеорията за „квантовото невроизчисление“ на Пенроуз и неговия съавтор Стюарт Хамероф твърди, че квантовите ефекти, лежащи в основата на съзнанието, възникват в протеиновите микротубули вътре в невроните. Те присъстват във всички клетки, но в невроните изпълняват допълнителни функции. Всяка молекула на протеина тубулин представлява електрически дипол, способен да влиза в колективни колебания с другите диполи. Именно тези колективни колебания на микротубулите са в основата на съзнателния опит.
През 2024 г. учени от Университета „Хауърд“ (САЩ) демонстрираха в микротръбички квантов ефект на свръхизлъчване при стайна температура, който се усилваше с обединяването им в по-големи структури.
През 2020 г. индийски учени показаха, че микротръбичките (микротубулите) действат като антени, свързващи електромагнитните резонанси между невроните и контролиращи акционните потенциали. А през 2021 г. аржентински екип откри, че поведенчески значимите ритми в мозъка на пчелите се генерират именно от микротубулите. Това са преки доказателства, че квантовите резонанси могат да обхващат множество неврони in vivo и да модулират поведението.
Още един силен аргумент беше представен от анестезиолози от различни страни. Например, широко използваният анестетик изофлуран предизвиква загуба на съзнание, като действа поне частично чрез микротубулите, при плъхове, мишки и дори при едноклетъчните инфузории. Освен това при пациенти, получаващи противоракови лекарства, стабилизиращи микротубулите, се наблюдават сходни (но по-слаби) ефекти. Това пряко свързва микротубулите със съзнанието, чрез еволюционно древна функция: те не са просто „скелет“ на клетката, а динамични интегратори на сензорната информация и координатори на движението.
И накрая, през 2022 г. учени от Ирландия приложиха нестандартен МРТ протокол за изолиране на сигнали от заплетени квантови състояния в жив човешки мозък и откриха макроскопичен сигнал за заплетеност, корелиращ с краткосрочната памет и състоянието на бодърстване в противовес на съня.
Класическата физика не може да обясни съзнаниетоНо дори и да оставим настрана експериментите, остава чисто логически проблем, който прави класическите модели на съзнанието принципно несъстоятелни, пише Iai. Класическата физика е изцяло локална: всяко явление се свежда до взаимодействието на съседните части и няма никакви нередуцируеми цялостни структури, които да съответстват на нашия субективен опит, тоест единно, свързано поле на възприятие, където цвят, форма, звук и смисъл са преплетени в едно цяло. Ако съзнанието беше просто „модел“ на активност в класическия смисъл, то би било нещо като съзвездие: наблюдателят вижда фигура, но фигурата не управлява движението на звездите. Тогава съзнанието би било епифеномен, безполезен допълнителен елемент, който не би могъл да даде еволюционно предимство, а това означава, че възникването му би било научно необяснимо.
В квантовата физика, напротив, съществува обективна нелокалност и нередуцируеми цялости, което е потвърдено експериментално и отбелязано с Нобелова награда за 2022 г. Именно в момента на колапса на вълновата функция квантовото състояние преминава от неопределени възможности към конкретен изход, и тази редукция нелокално координира всички части на системата.
Именно това е физическият механизъм, който теорията на Пенроуз–Хамероф свързва с всеки момент на съзнанието. Нещо повече, както наскоро показаха учените, математическата теория за оптималното целенасочено поведение (активното заключение на Фристън) е еквивалентна на квантовия интеграл по траекториите, тоест, мозъкът наистина използва квантова система. Това предоставя естествена невронна реализация за най-сложните когнитивни изчисления.
По този начин квантовата теория на съзнанието днес не е спекулативно съчетание на две „загадки на битието“, а концептуално последователен подход, подкрепен от експериментални данни и логическа необходимост. Уист призовава да се даде втори шанс на тази теория: физическата правдоподобност е доказана, теоретичните основи са разкрити, а алтернативните класически модели имат непреодолими вътрешни противоречия. Възможно е да стоим на прага на ново разбиране за самите себе си, като съзнателни същества във физическата Вселена.
Последици за науката и изкуствения интелект
Потвърждението на квантовата природа на мозъка има фундаментални последици за разбирането на битието. Ако съзнанието разчита на квантови процеси от такъв тип, традиционните силициеви компютри и класически невронни мрежи никога няма да могат да достигнат истински разум (AGI), освен ако не бъдат изградени на базата на квантов хардуер.
Откритието отваря нови хоризонти пред квантовата биология и може да доведе до изцяло нови методи за лечение на невродегенеративни заболявания като Алцхаймер, при които микротубуларната мрежа в невроните е първична жертва на увреждане.
Превръщането на теорията за квантовото съзнание от смела хипотеза в експериментално доказан факт е на път да преобърне границите между физиката, неврологията и философията. Ако човешкият мозък наистина функционира като биологичен квантов компютър, това ще промени изцяло подхода ни към създаването на бъдещия изкуствен интелект.