7. Los estados cuánticos de una tubulina

7. Los estados cuánticos de una tubulina

 

 

Por cortesía de Brain Latam

 

Tenemos que aceptar que el estado cuántico de una tubulina es la superposición de varios estados (en este caso son dos estados |α> y |β>). Pudiendo representar el estado cuántico por |x>, siendo A y B dos números complejos, es decir:

|x> = A|α> + B|β>

 

Una metáfora paradigmática que permite esclarecer las diferentes filosofías dentro de la Física Clásica y Cuántica de las tubulinas es el conocido ejemplo de ‘El gato de Schrödinger’. Este ejemplo sirve para distinguir entre los bits estándar y los qbits cuánticos. En un estado global normal de una neurona o conjunto de neuronas, cada tubulina se encuentra en un estado en particular, es decir, para cada tubulina se tiene unos valores particulares de A y B, y por lo tanto, la neurona inicialmente podría está en un estado incoherente aleatorio, estado que no contiene ni almacena ninguna información computable.

 

Las excitaciones externas (estímulos) producen impulsos nerviosos que llegan al cerebro, induciendo un estado cuántico en las tubulinas. En un principio, los estados individuales son diferentes para cada tubulina. Cuando el cerebro actúa como un observador del estado global, esta observación es equivalente a un proceso de medición en el mismo. Este proceso conduce al colapso de cada tubulina en un estado particular (que implica la selección de un estado propio para cada tubulina), alcanzándose el resultado de esta medición u observación.

 

Cuando los diversos estados de las tubulinas de una célula nerviosa alcanzan un determinado grado de coherencia (manteniendo sus funciones de onda las mismas fases durante un cierto tiempo), el estado global de la tubulinas de la célula comienza a oscilar. La coherencia obtenida permitirá el almacenamiento de información, que estará relacionada con las excitaciones externas. El estado global coherente interno se puede transmitir a la red de neuronas conectadas por medio de un efecto similar al efecto de tipo Túnel, que ocurre en dispositivos físicos conductores separados por una barrera de potencial eléctrico (gap sináptico).

 

Las tubulinas están sumergidas en un medio que contiene proteínas, lípidos, agua y péptidos, como la serotonina, noradrenalina, etc., que son responsables de la evolución de los estados cuánticos de las tubulinas.

 

Se estima que para lograr una representación mental se requiere tiempos del orden de milésimas de segundo, siendo este tiempo mucho mayor que los tiempos de coherencia calculados en el anterior modelo de tubulinas. Para esto, se requerirían algún tipo de “activador” de memoria que cumplan la tarea de alargar la vida media de los estados cuánticos coherentes para facilitar su registro (a modo de ‘refresco’ de las memorias de los computadores clásicos). Un análisis más detallado de las macromoléculas, proteínas, aminoácidos, etc., necesarias para los procesos mentales, constituirían un punto importante dentro de la neurología, bioquímica y biofísica.

 

Siempre se había aceptado que la coherencia de estados cuánticos, necesaria para la propagación de información en las llamadas redes neuronales (desde aquí se propone usar el término de redes neuro-gliales basadas en las sinapsis tripartitas), deberían ocurrir a temperaturas mucho menores de 36,5º C (temperatura media del cerebro) para así asegurar un estado de coherencia global.

 

En la actualidad, existe un debate entre neurólogos clásicos y cuánticos, cuya controversia se centra en la idea de si la coherencia es o no posible para temperaturas alrededor de 36,5º C. 

 

Simplificando el escenario, nos podríamos referir a dos grupos de investigadores que utilizan argumentos opuestos. El grupo de los neurocientíficos clásicos sostiene que la correlación entre las acciones de la consciencia y los estados cerebrales no se pueden explicar por medio de la coherencia [Tegmark, 2000]. El grupo de los neurociéntíficos cuánticos argumentan que puede haber coherencia a las altas temperaturas ambientes, proponiendo que la mecánica cuántica podría ser una teoría base para explicar la consciencia y las acciones mentales [Hameroff y Penrose, 1996].

 

Posteriormente, un grupo dirigido por el médico Hameroff, al que se unió después el matemático Penrose, propuso el modelo de la Reducción Objetiva Orquestada [Hameroff y Penrose, 1996] para la definición física de la consciencia. Este grupo defiende, con una interesante argumentación, que los líquidos hidrofóbicos en el interior de los microtúbulos producirían un ambiente dieléctrico en el plasma interior a las tubulinas de las células nerviosas (neuronas). La interacción de este entorno y las tubulinas neuronales permitiría el mantenimiento de los estados coherentes hasta las temperaturas del cuerpo humano (a modo de un "activador").

 

 

 

Tegmark, M. Importance of quantum decoherence in brain process, Phys. Rev. E. 2000.

Hameroff, S. Penrose, R. Orchestrated reduction of quantum coherence in brain microtubules: A model for consciousness», Math. and Comp. in Simul. Cambridge. UK. 1996.