Experimentos insinúan que hay efectos cuánticos en el cerebro

Dos nuevos experimentos muestran cómo los anestésicos influyen en el comportamiento de las diminutas estructuras de las células cerebrales. Es posible que los efectos mecánicos cuánticos desempeñen un papel en esto. En ese caso, los efectos cuánticos en el cerebro podrían ser en parte responsables de nuestra conciencia, aunque todavía no hay pruebas de esta afirmación de gran alcance.

La controvertida idea de que los efectos cuánticos en el cerebro podrían explicar en parte la conciencia ha Sido revivida. Los experimentos demuestran que los anestésicos hacen que unas minúsculas estructuras de las células cerebrales, llamadas microtúbulos, retengan la luz durante menos tiempo. Dado que los anestésicos activan y desactivan la conciencia, estas estructuras pueden desempeñar un papel en la forma en que experimentamos el mundo que nos rodea.

Conciencia cuántica

Según la mecánica cuántica, una partícula puede existir en varios estados a la vez. Por ejemplo, puede girar a la izquierda y a la derecha al mismo tiempo. Esta colección de estados (la llamada superposición de la partícula) solo se detiene cuando alguien la mira. En ese momento, la observación hace que la nube de posibilidades se derrumbe en una realidad final.

En los años 90, el físico Roger Penrose y el anestesista Stuart Hameroff propusieron la teoría de la "reducción objetiva orquestada" (Orch OR). Según esta teoría, los microtúbulos del cerebro son el lugar donde se pierde la superposición. Esto se debe a las pequeñas desviaciones del espacio-tiempo en ese punto. Esto daría lugar a la conciencia.

Debido a la falta de pruebas experimentales, esta teoría pronto desapareció en los márgenes. Algunos científicos consideraron que la teoría no era comprobable. Otros señalaron que el cerebro está demasiado húmedo y caliente para mantener estos frágiles estados cuánticos.

Lejos de la realidad

El doctor en medicina Jack Tuszynski, de la Universidad de Alberta (Canadá), y sus colegas han llevado a cabo una nueva investigación sobre los microtúbulos.  El 18 de abril presentaron los resultados en la conferencia Science of Consciousness, celebrada en la ciudad estadounidense de Tucson. Demostraron que los fármacos anestésicos acortan el tiempo que los microtúbulos necesitan para volver a emitir la luz capturada.

Es fascinante", afirma Steven Laureys, neurocientífico de la Universidad de Lieja. No creo que podamos afirmar simplemente a priori que los principios cuánticos no tienen ningún papel en el funcionamiento de la mente y el cerebro".

Sin embargo, no todos los científicos están convencidos. Es un trabajo interesante", afirma el físico cuántico Vlatko Vedral, de la Universidad de Oxford. 'Pero la conexión con la conciencia es realmente inverosímil'.

Luz retardada

Los microtúbulos son tubos huecos formados por la proteína tubulina. Forman parte del "esqueleto" de las células vegetales y animales.

Tuszynski y sus colegas iluminaron con luz azul los microtúbulos y las proteínas de la tubulina. Durante varios minutos, observaron cómo la luz era captada por primera vez por las moléculas. Luego se reemitió en un proceso llamado luminiscencia retardada. Tuszynski sospecha que este proceso tiene un origen cuántico.

La tubulina tardó varios cientos de milisegundos en emitir la mitad de la luz. Los microtúbulos completos necesitaron más de un segundo para hacerlo. Esto es comparable al tiempo que el cerebro humano necesita para procesar la información. Esto subraya la idea de que el mecanismo que hay detrás de esta luminiscencia retardada puede explicar también el funcionamiento fundamental del cerebro.

Anestesiado

A continuación, el equipo repitió el experimento con anestésicos. Los fármacos suprimieron la luminiscencia retardada, acortándola en un 20 % aproximadamente.

Tuszynski sospecha que esto puede desactivar la conciencia en el cerebro. Si el cerebro se encuentra en el umbral entre el mundo cuántico y el clásico, incluso una pequeña supresión de la luminiscencia retardada podría impedir que el cerebro procesara la información.

Su equipo busca ahora una explicación para la luminiscencia retardada. Un posible candidato es un proceso cuántico llamado superradiancia. En este proceso, los átomos excitados colectivamente emiten de repente luz en una reacción en cadena similar a la de una bomba nuclear.

Sorprendente

Un segundo experimento fue dirigido por los bioquímicos Gregory Scholes y Aarat Kalra en la Universidad de Princeton. En él, los rayos láser estimularon los bloques de construcción de las proteínas de la tubulina en los microtúbulos. Esta estimulación se extendió mucho más allá de lo esperado a través de los microtúbulos.

Cuando Scholes y Kalra añadieron un anestésico, vieron que este comportamiento inusual de los microtúbulos desaparecía. El anestésico interactúa con los microtúbulos y cambia su comportamiento. Es sorprendente", dice Scholes.

Esto apoya la idea de que los microtúbulos controlan la conciencia a nivel de las células cerebrales individuales. Sin embargo, Scholes subraya que es necesario seguir investigando antes de sacar conclusiones sobre los efectos cuánticos.

Física clásica

Según Vedral, los fenómenos observados en los experimentos no tienen que ver con la mecánica cuántica. También podrían describirse mediante la física clásica, dice. En sistemas tan complejos, es muy difícil precisar bien los efectos cuánticos y obtener pruebas concluyentes".

Sin embargo, Laureys no quiere descartar que la mecánica cuántica pueda desempeñar un papel importante. Sería dogmático decir que no merece la pena analizarlo", afirma.

Transporte cuántico

Para respaldar la controvertida idea de los efectos cuánticos, también hay que demostrar efectos similares en las neuronas vivas y a las temperaturas del cuerpo humano. 'Todavía no estamos en el nivel de interpretar esto fisiológicamente y decir "Sí, aquí es donde comienza la conciencia"'. Pero podría", dice Tuszynski.

Todavía nos queda un largo camino por recorrer", afirma Hameroff, que a codesarrollado la teoría Orch OR. Actualmente, está en la Universidad de Arizona y colaboró en la investigación de Tuszynski. El grupo planea ahora repetir los experimentos en humanos con varios anestésicos de diferente potencia. Quieren averiguar si los microtúbulos reaccionan entonces de la misma manera.

Según Vedral, demostrar el transporte cuántico en las células es algo importante, aunque no tenga nada que ver con la conciencia. Sin duda, merece la pena investigarlo. Incluso si solo se pudiera afirmar que la división celular se apoya de alguna manera en ciertos efectos cuánticos, eso sería un gran hito para la biología", afirma.