Actualizado el lunes 1 de julio a las 9:25 a.m. ET.
NUEVA YORK - La idea de que la conciencia surge de fenómenos mecánicos cuánticos en el cerebro es intrigante, pero carece de evidencia, dicen los científicos.
El físico Roger Penrose, de la Universidad de Oxford, y el anestesiólogo Stuart Hameroff, de la Universidad de Arizona, proponen que el cerebro actúa como una computadora cuántica, una máquina computacional que hace uso de fenómenos mecánicos cuánticos (como la capacidad de las partículas para estar en dos lugares a la vez) para realizar cálculos complejos. En el cerebro, las fibras dentro de las neuronas podrían formar las unidades básicas de computación cuántica, explicaron Penrose y Hameroff en el Congreso Internacional Global Future 2045, una conferencia futurista celebrada aquí del 15 al 16 de junio.
La idea es atractiva, porque la neurociencia, hasta ahora, no tiene una explicación satisfactoria para la conciencia: el estado de ser consciente de sí mismo y tener experiencias y pensamientos sensoriales. Pero muchos científicos son escépticos, citando la falta de evidencia experimental para la idea.
El modelo Orch OR
Penrose y Hameroff desarrollaron sus ideas de forma independiente, pero colaboraron a principios de la década de 1990 para desarrollar lo que ellos llaman el modelo de Reducción objetiva orquestada (Orch OR).
El trabajo de Penrose se basa en una interpretación del teorema de incompletitud del matemático Kurt Godel, que establece que ciertos resultados no pueden ser probados por un algoritmo informático. Penrose argumenta que los matemáticos humanos son capaces de probar los llamados resultados "imposibles de probar con Godel" y, por lo tanto, los cerebros humanos no pueden describirse como computadoras típicas. En cambio, dice, para lograr estas habilidades superiores, los procesos cerebrales deben basarse en la mecánica cuántica.
Pero la teoría de Penrose no explicó cómo ocurrió esta computación cuántica dentro de los cerebros reales, solo que el fenómeno sería necesario para resolver ciertas ecuaciones matemáticas. Hameroff leyó el trabajo de Penrose y sugirió que las pequeñas estructuras fibrosas que dan a las células su soporte estructural, conocido como microtúbulos, podrían ser capaces de realizar cálculos cuánticos.
Los microtúbulos están formados por unidades de la proteína tubulina, que contiene regiones donde los electrones giran muy cerca uno del otro. Hameroff propuso que estos electrones podrían enredarse "cuánticamente", un estado en el que dos partículas retienen una conexión, y una acción realizada en uno afecta al otro, incluso cuando los dos están separados por una distancia.
En el modelo Orch OR, las probabilidades matemáticas que describen los estados cuánticos de estos electrones enredados en los microtúbulos se vuelven inestables en el espacio-tiempo. Estas probabilidades matemáticas se llaman funciones de onda, y en este escenario colapsan, pasando de un estado de probabilidad a una realidad específica. En este estado, los microtúbulos en una neurona podrían estar unidos a los de otras neuronas a través de conexiones eléctricas conocidas como uniones gap. Estas uniones permitirían que los electrones "tunelen" a otras regiones del cerebro, lo que da como resultado ondas de actividad neuronal que se perciben como una experiencia consciente.
"Penrose tenía un mecanismo para la conciencia y yo tenía una estructura", dijo Hameroff a LiveScience.
Problemas con el modelo.
Por interesante que parezca, el modelo Orch OR no se ha probado experimentalmente, y muchos científicos lo rechazan.
Las computadoras cuánticas, que aprovechan los efectos de la mecánica cuántica para lograr cálculos extremadamente rápidos, han sido teorizadas, pero solo una (construida por la compañía D-Wave) está disponible comercialmente, y se debate si es una verdadera computadora cuántica. Tales computadoras serían extremadamente sensibles a las perturbaciones en un sistema, que los científicos llaman "ruido". Para minimizar el ruido, es importante aislar el sistema y mantenerlo muy frío (porque el calor hace que las partículas se aceleren y generen ruido).
Construir computadoras cuánticas es un desafío incluso bajo condiciones cuidadosamente controladas. "Esto pinta una imagen desolada para la computación cuántica dentro del cerebro húmedo y cálido", escribieron Christof Koch y Klaus Hepp, de la Universidad de Zurich, Suiza, en un ensayo publicado en 2006 en la revista Nature.
Otro problema con el modelo tiene que ver con las escalas de tiempo involucradas en el cálculo cuántico. El físico del MIT Max Tegmark ha realizado cálculos de los efectos cuánticos en el cerebro, descubriendo que los estados cuánticos en el cerebro duran demasiado poco tiempo para conducir a un procesamiento cerebral significativo. Tegmark llamó al modelo Orch OR vago, diciendo que los únicos números que ha visto para modelos más concretos están muy lejos.
"Muchas personas parecen sentir que la conciencia es un misterio y la mecánica cuántica es un misterio, por lo que deben estar relacionados", dijo Tegmark a LiveScience.
El modelo Orch OR también recibe críticas de los neurocientíficos. El modelo sostiene que las fluctuaciones cuánticas dentro de los microtúbulos producen conciencia. Pero los microtúbulos también se encuentran en las células vegetales, dijo el neurocientífico teórico Bernard Baars, director ejecutivo de la Sociedad sin ánimo de lucro de Ciencias Mente-Cerebrales en Falls Church, Virginia, quien agregó que "las plantas, según nuestro conocimiento, no son conscientes".
Estas críticas no descartan la conciencia cuántica en principio, pero sin evidencia experimental, muchos científicos no están convencidos.
"Si a alguien se le ocurre un solo experimento", para demostrar la conciencia cuántica, dijo Baars, "abandonaré todo mi escepticismo".
Nota del editor: Este artículo fue actualizado el 27 de junio de 2013 para enmendar la afirmación de que "no se han realizado computadoras cuánticas ...". La compañía D-Wave afirma haber creado uno, aunque algunos se han preguntado si realmente funciona como una computadora cuántica.
Anexo: (1 de julio de 2013)
En respuesta a las críticas al modelo OR Orch citado en este artículo, Stuart Hameroff ofrece varias pruebas. En respuesta a la objeción de que el cerebro está demasiado caliente para los cálculos cuánticos, Hameroff cita un estudio de 2013 dirigido por Anirban Bandyopadhyay en el Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales (NIMS) en Tsukuba, Japón, que encontró que "los microtúbulos se vuelven esencialmente conductivos cuánticos cuando se estimulan a frecuencias resonantes específicas ", dijo Hameroff.
En respuesta a la crítica de que también se encuentran microtúbulos en células vegetales (inconscientes), Hameroff dijo que las plantas tienen solo un pequeño número de microtúbulos, probablemente muy pocos para alcanzar el umbral necesario para la conciencia. Pero también señaló que Gregory Engel, de la Universidad de Chicago, y sus colegas han observado efectos cuánticos en la fotosíntesis de las plantas. "Si un tomate o rutabaga puede utilizar la coherencia cuántica a temperatura cálida, ¿por qué nuestros cerebros no pueden?" Hameroff dijo.
En respuesta a las objeciones generales a la falta de evidencia para su teoría, Hameroff citó un estudio de 2013 dirigido por Rod Eckenhoff en la Universidad de Pennsylvania que sugiere que los anestésicos, que solo detienen la actividad cerebral consciente, actúan a través de los microtúbulos.
Estos estudios prestan cierto apoyo al modelo Orch OR. Pero como con todas las hipótesis científicas, el modelo debe acumular evidencia significativa para ganar una amplia aceptación entre la comunidad científica.
