El origen de la conciencia es uno de los mayores misterios de la ciencia. Una solución propuesta, propuesta por primera vez por el matemático de Oxford ganador del Premio Nobel Roger Penrose y el anestesista de la Universidad Estatal de Arizona Stuart Hammeroff en Tucson, atribuye la conciencia a los cálculos cuánticos en el cerebro. Nuevamente, esto depende de la noción de que la gravedad podría desempeñar un papel en cómo desaparecen o «colapsan» los efectos cuánticos. Pero una serie de experimentos financiados por FQXi en un laboratorio en las profundidades de las montañas Gran Sasso en Italia no encontraron evidencia de un modelo de colapso cuántico relacionado con la gravedad, lo que socava la viabilidad de esta explicación para la conciencia. El resultado se informa en el diario. Reseñas de Física de la vida.

El origen de la conciencia es uno de los mayores misterios de la ciencia. Una solución propuesta, propuesta por primera vez por el matemático de Oxford ganador del Premio Nobel Roger Penrose y el anestesista de la Universidad Estatal de Arizona Stuart Hammeroff en Tucson, atribuye la conciencia a los cálculos cuánticos en el cerebro. Nuevamente, esto depende de la noción de que la gravedad podría desempeñar un papel en cómo desaparecen o «colapsan» los efectos cuánticos. Pero una serie de experimentos financiados por FQXi en un laboratorio en las profundidades de las montañas Gran Sasso en Italia no encontraron evidencia de un modelo de colapso cuántico relacionado con la gravedad, lo que socava la viabilidad de esta explicación para la conciencia. El resultado se informa en el diario. Reseñas de Física de la vida.

«Cómo surge la conciencia en el cerebro es un gran misterio», dice Catalina Curceanu, miembro del grupo de expertos en física, el Instituto de Preguntas Fundamentales, FQXi, y física principal de los experimentos en el INFN en Frascati, Italia. «Hay muchas ideas en competencia, pero solo unas pocas pueden probarse experimentalmente».

Se sabe que la física cuántica nos dice que los gatos pueden estar vivos y muertos al mismo tiempo, al menos en teoría. Sin embargo, en la práctica nunca vemos gatos atrapados en un estado de limbo tan desafortunado. Una explicación popular de por qué no es que la «función de onda» de un sistema, su naturaleza cuántica, que le permite estar en dos estados contradictorios al mismo tiempo, es más probable que «colapse» o se destruya cuando es más masivo, y hojas en un estado definido, ya sea muerto o vivos, digamos, pero no los dos al mismo tiempo. Este modelo de colapso, relacionado con la fuerza de la gravedad que actúa sobre objetos pesados ​​como los gatos, fue utilizado por Penrose y Hammeroff en la década de 1990 cuando desarrollaron su modelo de conciencia, la teoría «orch-OR» (reducción objetiva orquestada).

Cálculos cuánticos en el cerebro

Curceanu se interesó por primera vez en la teoría Orch-OR cuando conoció a Penrose, también miembro de FQXi, en una conferencia hace unos años. La conciencia no suele asociarse con propiedades cuánticas, ya que los efectos cuánticos son frágiles y difíciles de mantener incluso en condiciones muy controladas y temperaturas de laboratorio frías. Por lo tanto, durante mucho tiempo se pensó que el ambiente cálido y húmedo del cerebro sería demasiado perturbador para que sobrevivieran los efectos cuánticos. Pero Penrose explicó que él y Hammeroff identificaron estructuras diminutas llamadas microtúbulos dentro de las neuronas en el cerebro que potencialmente podrían sostener efectos cuánticos por períodos cortos de tiempo, el tiempo suficiente para realizar cálculos cuánticos. La teoría Orch-OR atribuye la conciencia a los cálculos cuánticos orquestados («orch») por oscilaciones eléctricas en estos microtúbulos. «Lo que me gustó de esta teoría fue que es comprobable en principio, y decidí buscar evidencia que pudiera ayudar a confirmarla o falsificarla», dice Curceanu.

«Lo que me encantó de esta teoría fue que es comprobable en principio, y decidí buscar evidencia que pudiera ayudar a confirmarla o falsificarla».

El centro de la teoría es la idea de que la gravedad está relacionada con el colapso de la función de onda cuántica y que este colapso es más rápido en los sistemas con más masa. Este concepto fue desarrollado en una serie de modelos por varios físicos en la década de 1980. Uno de ellos fue Lajos Diósi del Wigner Research Center for Physics y de la Universidad Eötvös Loránd en Budapest, Hungría, quien fue coautor del nuevo trabajo con Curceanu, Maaneli Derakhshani de la Universidad de Rutgers en New Brunswick, Nueva Jersey, Matthias Laubenstein también contribuyó con INFN y Kristian Piscicchia de CREF e INFN. Penrose abordó esta idea de forma independiente unos años más tarde y se convirtió, con Hammeroff, en el núcleo de su teoría de la conciencia.

Las dos teorías a menudo se denominan con el término colectivo «teoría de Diósi-Penrose». Pero detrás del nombre común se encuentra una diferencia importante, señala Curceanu. El enfoque de Diósi predice que el colapso estará acompañado por la emisión espontánea de una pequeña cantidad de radiación, lo suficientemente grande como para ser detectada por experimentos de última generación.

bucear bajo tierra

El laboratorio subterráneo de Curceanu está ubicado en el Laboratorio Nacional Gran Sasso, 1,4 km por debajo de las montañas italianas del Gran Sasso. El laboratorio se encuentra a un lado del túnel de autopista de 10 km de largo que cruza el macizo del Gran Sasso y conecta L’Aquila con Teramo. «El sitio fue elegido porque está fundamentalmente libre de fuentes de rayos cósmicos sobre el suelo que podrían interferir con el experimento», dice Curceanu. El experimento utiliza un detector cilíndrico extremadamente sensible, no mucho más grande que un vaso de precipitados, hecho de germanio de alta pureza. Está rodeado por un escudo que consiste en capas de plomo y cobre ultra puros para protegerlo de cualquier radiación de fondo que provenga de las rocas. Después de realizar el experimento durante dos meses, el equipo no midió ninguna señal de radiación espontánea, lo que limitó la posibilidad de un colapso gravitatorio. El equipo se inscribió en 2020 física naturalque su resultado negativo les había ayudado a descartar la versión más simple del modelo Diósi-Penrose.

En su nuevo artículo, han examinado explícitamente el impacto de su descubrimiento en la teoría de la conciencia Orch-OR de Penrose y Hammeroff. Después de volver a analizar los escenarios más plausibles presentados por Hammeroff y Penrose, dadas sus recientes limitaciones experimentales sobre el colapso cuántico, concluyeron que casi ninguno de los escenarios es plausible. «Esta es la primera investigación experimental del pilar del colapso cuántico relacionado con la gravedad del modelo de conciencia Orch-OR, que con suerte será seguido por muchos más», dice Curceanu. «Estoy muy orgulloso de nuestro desempeño».

Propiedades interdisciplinarias

Los experimentos y análisis están financiados en parte por una subvención del Foundational Questions Institute, FQXi. «Sin ellos, no hubiera sido posible lograr este resultado», dice Curceanu. «Debido a la interdisciplinariedad, es difícil conseguir financiación para proyectos como este».

«Es realmente emocionante conectar lo que puedes hacer en el laboratorio con lo que quizás sea el mayor misterio del universo: la conciencia».

Pero no todo está perdido para Orch Or, añade Curceanu. “En realidad, ¡el verdadero trabajo apenas comienza!”, dice. De hecho, a diferencia de Diósis, el modelo de colapso original de Penrose no predecía la radiación espontánea, por lo que no se descartó. El nuevo documento también analiza brevemente cómo se podría modificar de manera realista un modelo de colapso basado en la gravedad. «Este modelo revisado, en el que estamos trabajando como parte del proyecto financiado por FQXi, podría dejar la puerta abierta a la teoría Orch-OR», dice Curceanu.

Mientras tanto, el equipo se está preparando para probar estos nuevos modelos de colapso refinados para estudiar más a fondo su impacto en el modelo Orch-OR. «Es realmente emocionante conectar lo que puedes hacer en el laboratorio con lo que quizás sea el mayor misterio del universo: la conciencia», dice Curceanu.

Este trabajo fue apoyado en parte por el programa Conciencia en el Mundo Físico de FQXi. Para obtener más información sobre la beca del equipo, consulte el artículo de FQXi, «¿Podemos sentir lo que es ser cuántico?» de BrendanFoster.

Referencia de revista: En la encrucijada de la búsqueda de la radiación espontánea y la teoría de la conciencia Orch-OR

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El Instituto de Preguntas Fundamentales, FQXi, cataliza, apoya y difunde la investigación sobre cuestiones científicas fundamentales, en particular las nuevas fronteras en la física y las ideas innovadoras que son esenciales para una comprensión profunda de la realidad, pero que es poco probable que sean respaldadas por fuentes de financiación tradicionales. Visite fqxi.org para obtener más información.


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