Hitech logo

Мнения

Экспериментальные данные подтверждают теорию сознания Пенроуза — Хамероффа

TODO:
Георгий ГоловановСегодня, 01:57 PM

Физик и нобелевский лауреат Роджер Пенроуз утверждает, что человеческое мышление имеет квантовомеханическую природу. Долгие годы эта идея считалась маргинальной, ведь мозг слишком теплый для нестабильных квантовых эффектов. Однако новые экспериментальные данные отметают это возражение: квантовые состояния теперь наблюдаются при гораздо более высоких температурах, чем считалось возможным. Нейробиолог Майкл Уист убежден, что квантовый подход к сознанию заслуживает серьезного рассмотрения.

Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Главный аргумент критиков гипотезы квантового сознания всегда был прост и убедителен: квантовая когерентность — согласованное поведение огромного числа частиц — требует экстремально низких температур. Мозг же — это теплая, влажная среда, в которой молекулы постоянно сталкиваются, и когерентность должна коллапсировать в классическое состояние за доли наносекунды, задолго до того, как нейроны успеют сгенерировать хоть какой-то сигнал. Тем не менее, в последние годы накопились экспериментальные работы, которые ставят это убеждение под сомнение.

«Теория квантового нейрокомпьютинга» Пенроуза и его соавтора Стюарта Хамероффа утверждает, что квантовые эффекты, лежащие в основе сознания, возникают в белковых микротрубочках внутри нейронов. Они присутствуют во всех клетках, но в нейронах выполняют дополнительные функции. Каждая молекула белка тубулина представляет собой электрический диполь, способный вступать в коллективные колебания с другими диполями. Именно эти коллективные колебания микротрубочек лежат в основе сознательного опыта.

В 2024 году ученые из Университета Говарда (США) продемонстрировали в микротрубочках квантовый эффект сверхизлучения при комнатной температуре, который усиливался по мере их объединения в более крупные структуры.

В 2020 году индийские ученые показали, что микротрубочки действуют как антенны, связывающие электромагнитные резонансы между нейронами и контролирующие потенциалы действия. А в 2021 году аргентинская команда обнаружила, что поведенчески значимые ритмы в мозге пчел генерируются именно микротрубочками. Это прямые свидетельства того, что квантовые резонансы могут охватывать множество нейронов in vivo и модулировать поведение.

Еще один сильный аргумент привели анестезиологи из разных стран. Например, широко используемый анестетик изофлуран вызывает потерю сознания, действуя как минимум частично через микротрубочки — у крыс, мышей и даже у одноклеточных инфузорий. Более того, у пациентов, получающих противораковые препараты, стабилизирующие микротрубочки, наблюдаются сходные (но более слабые) эффекты. Это связывает микротрубочки с сознанием напрямую, через эволюционно древнюю функцию: они не просто «каркас» клетки, а динамические интеграторы сенсорной информации и координаторы движения.

И наконец, в 2022 году ученые из Ирландии применили нестандартный протокол МРТ для выделения сигналов от запутанных квантовых состояний в живом человеческом мозге и обнаружили макроскопический сигнал запутанности, коррелирующий с кратковременной памятью и состоянием бодрствования против сна.

Но даже если отложить в сторону эксперименты, остается чисто логическая проблема, которая делает классические модели сознания принципиально несостоятельными, пишет Iai. Классическая физика полностью локальна: любое явление сводится к взаимодействию соседних частей, и нет никаких нередуцируемых целостных структур, которые соответствовали бы нашему субъективному опыту — единому, связанному полю восприятия, где цвет, форма, звук и смысл переплетены в единое целое. Если бы сознание было просто «паттерном» активности в классическом смысле, оно было бы чем-то вроде созвездия: наблюдатель видит фигуру, но фигура не управляет движением звезд. Тогда сознание было бы эпифеноменом — бесполезным довеском, который не мог бы дать эволюционного преимущества, а значит, его возникновение было бы научно необъяснимым.

В квантовой физике, напротив, есть объективная нелокальность и нередуцируемые целостности — это подтверждено экспериментально и отмечено Нобелевской премией 2022 года. Именно в момент коллапса волновой функции квантовое состояние переходит от неопределенных возможностей к конкретному исходу, и эта редукция нелокально координирует все части системы.

Это и есть тот физический механизм, который теория Пенроуза — Хамероффа связывает с каждым моментом сознания. Более того, как показали недавно ученые, математическая теория оптимального целенаправленного поведения (активное умозаключение Фристона) эквивалентна квантовому интегралу по траекториям — то есть если мозг действительно использует квантовую систему. Это дает естественную нейронную реализацию для самых сложных когнитивных вычислений.

Таким образом, квантовая теория сознания сегодня — это не спекулятивное соединение двух «загадок бытия», а концептуально стройный подход, подкрепленный экспериментальными данными и логической необходимостью. Уист призывает дать этой теории второй шанс: физическая правдоподобность доказана, теоретические основания выявлены, а альтернативные классические модели имеют непреодолимые внутренние противоречия. Возможно, мы стоим на пороге нового понимания самих себя — как сознательных существ в физической Вселенной.

Провокационная гипотеза международной группы ученых объединяет два главных противоборствующих научных подхода к сознанию: вычислительный функционализм и биологический натурализм. В статье 2025 года перечислены три главных особенности «биологического вычислительного подхода», расширяющего современный смысл понятие «вычисление». И указано направление, ведущее, по мнению авторов, к созданию искусственного сознания.