Физик-теоретик из Индии и нейробиолог из Великобритании выдвинули теорию, что в основе работы мозга лежат квантовые процессы. Ученые обнаружили, что математические уравнения, описывающие нейронную активность, эквивалентны уравнению Шредингера (Schrödinger equation) — одному из фундаментальных уравнений квантовой механики. Это открытие может изменить представление о том, как устроено человеческое мышление и сознание.
Физик Парта Гхош (Partha Ghosh) из Центра естественных наук и философии Тагора (Индия) и нейробиолог Димитрис Пиноцис (Dimitris Pinotsis) из Лондонского университета изучили процессы, которые происходят в нейронах при передаче сигналов.
Нейроны передают информацию через электрические импульсы. Они возникают, когда потенциал мембраны (разность электрических зарядов внутри и снаружи клетки) достигает определенного порогового значения. Это называется потенциалом действия — ключевым механизмом работы нервной системы. Однако до того, как потенциал достигает пороговой величины, электрический сигнал в нейроне хаотично колеблется. Этот процесс похож на броуновское движение — случайное движение мельчайших частиц в жидкости или газе из-за столкновения с молекулами окружающей среды. Это создает так называемый «нейронный шум».
Ранее считалось, что квантовые эффекты невозможны в такой большой системе, как человеческий мозг. Но ученые доказали, что «нейронный шум» подчиняется квантово-механическим законам. Гхош и Пиноцис вывели уравнение, подобное уравнению Шредингера, для одного нейрона. Оно описывает нейронный шум и показывает вероятность того, что нейрон имеет определенное значение мембранного потенциала в определенный момент времени. Кроме этого, они показали, что уравнения Фицхью-Нагумо (FitzHugh-Nagumo model), которое применяют для моделирования работы нейронов, можно выразить через уравнение Шредингера. Наконец, они ввели в эти уравнения нейронную постоянную, которая аналогична постоянной Планка (определяющей количество энергии в кванте).
Эксперты считают, что полученные результаты, если они подтвердятся, смогут пролить свет на природу человеческого сознания. Некоторые ученые еще раньше выдвигали теорию о квантовом происхождении сознания. Среди них — британский математик и физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии по физике (2020) Роджера Пенроуз (Roger Penrose) и американский анестезиолог и нейробиолог Стюарт Хамерофф (Stuart Hameroff).
Исследователи надеются, что нейробиологи заинтересуются их работой и проведут эксперименты, подтверждающие или опровергающие новую теорию. Далее они планируют измерить энергетические уровни нейронов и найти доказательства существования нейронной квантовой постоянной.
