Hoy he tenido un día un poco cuántico. Esta mañana he leido un paper (no tengo aquí el link, mañana lo actualizo y lo pongo Grover’s algorithm and human memory de Riccardo Franco) que proponía representar como la memoria puede encontrar un dato entre los ovillos de neuronas del cerebro a partir de un determinado algoritmo creado para ser utilizado en la computación cuántica. Copio aquí el abstract, que lo explica mejor.

In this article we consider an experimental study showing the influence of emotion regulation strategies on human memory performance: part of such experimental results are difficult to explain within a classic cognitive allocation model. We provide a first attempt to build a model of human memory processes based on a quantum algorithm, the Grover’s algorithm, which allows to search a particular item within an unsorted set of items more efficiently than any classic search algorithm. Based on Grover’s algorithm paradigm, this new memory model results to have interesting features: it is an iterative process, it uses parallelism and interference effects. Moreover, the strength of such interference effects depends on a parameter of the generalized Grover’s algorithm, called the phase, which admits an interpretation in terms of the emotions involved by the items and by the emotion regulation strategies. Thus we show that a reasonable choice of the phase is able to describe correctly the experimental results we consider.

Bueno, pues acabo de leer (a través de menéame y el blog de Maikelnai) un artículo interesante en Discover que con el título (en clave de gancho periodístico) de Is Quantum Mechanics Controlling Your Thoughts? repasa una serie de investigaciones sobre procesos cuánticos en la biología y acaba dando un paso más largo desde la biología al cerebro, aunque ya no a partir de datos de investigaciones sino de hipótesis. Es este paso largo el que da título al artículo, aunque al fin y al cabo el cerebro también es biología, ¿no?. El tema de la relación entre la física (clásica o cuántica) y la biología cada vez me resulta más interesante, porque resulta ambas están construidas con los mismos ladrillos. Y esos ladrillos también aparecen, mejor pintados, en la neurología, y casi diría que en la sociología sigue habiendo rastros de la misma arcilla. Pero bueno, yo la primera noticia que tuve sobre el papel que puede jugar la física cuántica en el cerebro fue a través de la crítica de Roger Penrose a la hipótesis de la IA fuerte en “La nueva mente del emperador”y, aunque no me acabaron de convencer sus conclusiones, me sigue interesando desde entonces.

El artículo de Discover comenta tres investigaciones en tres ámbitos escalonados antes de entrar en el tema del cerebro. La primera (no voy a poner las referencias, están en el artículo) escudriña el comportamiento de una determinada proteina de una bacteria en el proceso de la fotosíntesis. Esta proteina es la encargada de conectar los colectores solares externos de la bacteria, las minipantallas que recogen la energía solar, con los centros de procesamiento en el interior de las células. Este proceso se realiza con un 95% de eficiencia, es decir, que solo se pierde un 5% de energía frente al 20% que se pierde en nuestras transmisiones eléctricas. Pues bien, la investigación encontró que la energía viaja al principio en diferentes direcciones al mismo tiempo, y suponen que cuando encuentra la ruta más rápida el efecto cuántico desaparece para dar paso a una ruta bien señalizada según el manual de la física clásica.

Si la primera investigación tiene que ver con la función de onda, la segunda y la tercera tienen que ver con el efecto tunel. Por una parte la identificación de los olores no dependerían del tamaño de las moléculas que nos traen el olor, sino de la acción de un electrón emitido por nuestros receptores olfativos que “tunelearía” la molécula haciendola vibrar, y sería esta diferente vibración la que identificaría un olor determinado. Por otra, y este tema me resulta muy interesante porque soy un apostol del uso del té verde, la función antioxidante de este té se basaría (según una investigación de bioquímicos de la UAB) en que los radicales libres tienen un electrón extra que los hace reactivos, es decir, capaces de oxidar las células con las que reaccionan, pero un electrón de la catechina que abunda en el té verde puede enlazar por efecto tunel con ese electrón libre y neutralizarlo. No más vacile, no más oxidación, hop hop!

Y el siguiente paso largo es el cerebro. El artículo comenta la hipótesis de Stuart Hameroff, anestesista y profesor en la Universidad de Arizona, que ha planteado la posibilidad de que en los microtúbulos celulares resida una función semejante a la computación cuántica y generen a partir de ahí la conciencia, un planteamiento que tiene su origen en su experiencia como anestesista.

He speculates that the action unfolds like this: When certain key electrons are in one “place,” call it to the “left,” part of the microtubule is squashed; when the electrons fall to the “right,” the section is elongated. But the laws of quantum mechanics allow for electrons to be both “left” and “right” at the same time, and thus for the micro­tubules to be both elongated and squashed at once. Each section of the constantly shifting system has an impact on other sections, potentially via quantum entanglement, leading to a dynamic quantum-mechanical dance. It is in this faster-than-light subatomic communication, Hameroff says, that consciousness is born. Anesthetics get in the way of the dancing electrons and stop the gyration at its quantum-mechanical core; that is how they are able to switch consciousness off.

Resulta que la wikipedia explica que Hameroff empezó a plantearse estos temas a partir del libro de Penrose, y que ambos trabajaron juntos sobre el tema durante algún tiempo:

Hameroff was inspired by Penrose’s book to contact Penrose regarding his own theories about the mechanism of anesthesia, and how it specifically targets consciousness via action on neural microtubules. The two met in 1992, and Hameroff suggested that the microtubules were a good candidate site for a quantum mechanism in the brain. Penrose was interested in the mathematical features of the microtubule lattice, and over the next two years the two collaborated in formulating the orchestrated objective reduction (Orch-OR) model of consciousness. Following this collaboration, Penrose published his second consciousness book, Shadows of the Mind.

Bueno bueno, de la fotosíntesis al olfato y a los antioxidantes, las investigaciones proporcionan datos de procesos cuánticos determinantes en la biología y la fisiología a ciertos niveles. Las hipótesis sobre su participación también en el cerebro y en concreto en la conciencia solo son de momento hipótesis, pero hipótesis muy seductoras.

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