La teoria quantistica della mente

Da più di venti anni un medico e un fisico teorico si sono impegnati per cercare di comprendere la coscienza, rivolgendosi a scienziati e filosofi che a volte li hanno criticati aspramente. Ma in base agli studi degli ultimi anni sono sulla giusta strada.

Da un parte Stuart Hameroff, che indaga sulla componente biologica della consapevolezza, ritiene che i microtubuli, cellule situate all’interno del cervello, costituiscano le principali strutture della coscienza. Ma, secondo questa teoria, la coscienza possiede anche una componente esterna al cervello. Qui entra in gioco Roger Penrose, fisico dell’Università di Oxford, che ha affrontato la questione in termini di fisica quantistica, teorico dei buchi neri assieme a Stephen Hawking e candidato al premio Nobel del 2008, lo scienziato ritiene che la fonte della consapevolezza risieda nel mondo subatomico.

I due ricercatori hanno formulato la teoria quantistica della mente, detta anche Orch-OR, secondo cui la coscienza è un’onda che vibra nel vasto universo subatomico. In seguito, i microtubuli del cervello agiscono da computer quantici, trasformando le vibrazioni ricevute in qualcosa di utilizzabile.

Foto d’archivio di Roger Penrose (Biswarup Ganguly/CC BY)

VISIONE QUANTISTICA

Da tempo la fisica quantistica è profondamente legata a questioni relative alla coscienza, e la differenza tra un computer normale e uno quantico illustra al meglio questa connessione. In un computer normale le informazioni esistono sotto forma di bit: zero o uno, ma in un computer quantico le informazioni esistono come qubit, che possono essere sia zero che uno nello stesso momento, un paradosso tipico della fisica quantistica. Le qubit sono onde che oscillano nello stato di dualità zero-uno, ma quando vengono osservate collassano, diventando zero oppure uno. Il motivo per cui collassano è ancora un mistero, ma pare che sia legato all’osservazione cosciente – la coscienza.

«La gente pensa che l’osservazione causi il crollo della funzione d’onda – spiega Hameroff – il problema è che secondo questa concezione la coscienza è al di fuori del sistema, causandone il collasso». Ma secondo Penrose è «il collasso a causare la consapevolezza o forse il collasso stesso è la consapevolezza». Per fare un esempio: quando si sceglie se mangiare una mela o un’arancia, secondo alcuni fisici teorici, nel momento in cui si mangia la mela la realtà alternativa dell’arancia si separa, e continua a esistere separatamente.

Nella teoria quantistica della mente l’approccio è differente: secondo Penrose, nel momento in cui si sceglie, l’altra possibilità continua a esistere in una realtà alternativa, ma è instabile e crolla poco dopo. Per capire meglio, nell’universo esistono delle costanti, come la massa del protone. Se il numero che esprime la massa di questa particella non ricorresse con tale precisione, non esisterebbe il mondo in cui si vive. In altre parole, l’universo è perfettamente sintonizzato con la modalità di esistenza di noi esseri coscienti.

Secondo i sostenitori della teoria dei mondi multipli, questo è possibile poiché per loro esistono innumerevoli altri spazio-tempi nel cosmo in cui non non c’è una tale precisione nella ricorrenza di determinate costanti cosmologiche e nemmeno e nemmeno l’esistenza stessa di una qualche forma di coscienza.
In pratica, secondo questo modello l’esistenza della coscienza nel nostro spazio-tempo è una situazione unica tra innumerevoli contrarie e quindi è frutto del caso. In altre parole, questo concezione postula l’esistenza di moltissimi spazio-tempi in cui, casualmente e quindi per coincidenza, ne esiste uno in cui è presente la coscienza. È un ragionamento che fa leva sulla legge dei grandi numeri per spiegare l’esistenza stessa della nostra realtà osservabile, che viene considerata una coincidenza in quanto si crede non possa essere stata concepita da una entità a livello originario.

Ma l’approccio di Hameroff e Penrose è differente poiché ritengono che le realtà alternative siano instabili e crollino, così come la legge dei grandi numeri. In pratica, non siamo una delle tante realtà: noi siamo la realtà.
Inoltre, i due studiosi credono che il Big Bang si sia verificato diverse volte. Ogni volta che l’universo è stato ricreato, le sue costanti sono leggermente cambiate e gli esseri sono entrati sempre più in sintonia con la coscienza.

IL CERVELLO

Questo ragionamento può essere ricondotto al cervello. La scienza generalmente riduce la coscienza a una semplice interazione tra i neuroni, sminuendo il cervello al livello di un banale computer, in cui ogni neurone corrisponde a un bit: zero o uno.

«La maggior parte delle persone pensa che, dal momento che hanno cento miliardi di neuroni, ci siano abbastanza connessioni affinché esista una coscienza – osserva Hameroff – Ma considerare  la celllula cerebrale – il neurone – come un interruttore che spegne o si accende è un insulto al neurone stesso [In altre parole il neurone non è mai veramente spento, e anche quando non è apparentemente coinvolto in una funzione cerebrale si crede comunque che in quel momento svolga una funzione attiva, poiché è parte di una complessa rete ancora non ben decifrata, ndr]. Basti pensare che una singola cellula come il paramecio nuota, trova cibo, un partner, si accoppia e può imparare. Se un semplice paramecio può essere così intelligente, può un neurone essere così stupido? È solo una questione di essere acceso o spento? Penso che questi scienziati non considerino quello che succede all’interno del neurone».

Eppure molti studiosi credono in questa idea e la ricerca sta investendo ingenti fondi. «C’è molto entusiasmo nella mappatura del cervello [Un insieme di tecniche volte a scoprire come funzionano tra loro le diverse parti di questo organo, ndr] e non vogliono pensare di aver preso la strada sbagliata dato che si stanno investendo molti soldi». Hameroff ha poi parlato di uno studio in cui gli scienziati hanno replicato tutti i 302 neuroni di un verme, ma non c’era traccia di alcun funzionamento cerebrale, nè tantomeno di alcuna coscienza. Questa «dovrebbe essere una spia rossa per chi cerca di mappare il cervello».

Hameroff concentra invece la sua ricerca sui microtubuli, la cui complessità è stata descritta da Jon Lieff, medico formatosi alle Università di Yale e Harvard: «Nei neuroni, i microtubuli rispondono istantaneamente a quello che succede nella mente e costantemente costruiscono e scompongono strutture complesse». I microtubuli dirigono la riorganizzazione e l’ordinamento del Dna durante la divisione cellulare, un processo considerato tra i più complessi in natura e così delicato che in caso di errore può causare cancro o malformazioni.

Tutto questo assieme ad altre caratteristiche dei microtubuli ha portato Hameroff a ipotizzare che all’interno di queste strutture sia localizzata la coscienza del cervello: un «ponte mente-corpo che trasmette il collasso d’onda dalla microscala al corpo umano attraverso gli effetti quantistici, ossia quell’insieme di fenomeni che si verificano solo su scala subatomica».

LE VIRAZIONI QUANTICHE

Una della principale critiche mosse alla teoria quantistica della mente è che gli effetti quantici non possono verificarsi in luoghi caldi e umidi come il cervello. Quando gli scienziati creano computer quantici, lo fanno in ambienti controllati.

Tuttavia, il dottor Anirban Bandyopadhyay dell’Istituto nazionale di scienze dei materiali a Tsukuba in Giappone, si è avvalso della nano-neuroscienza scoprendo che le risonanze quantiche nei microtubuli cerebrali avvengono a temperature calde. I suoi studi pubblicati nel 2013 su Applied Physics Letters e Biosensors and Bioelectronics sono stati citati da Hameroff e Penrose, che nel 2014 hanno anche scritto un articolo dettagliato sulla loro teoria e rispondendo alle analisi critiche, pubblicandola su Physics of Life Reviews.

Un altro studio a sostegno della teoria quantistica della mente giunge da Roderick  Eckenhoff, medico dell’Università della Pennsylvania, il quale ha scoperto che gli anestetici agiscono sui microtubuli. Gli anestetici, secondo Hameroff, agiscono attraverso meccanismi ancora non ben compresi dalla scienza e in qualità di anestesista è particolarmente interessato a questo aspetto della ricerca sulla coscienza.

Generalmente si ritiene che questi farmaci agiscano sulle proteine a livello di membrana del neurone, ma il problema per Hameroff è che alcuni anestetici attivano queste proteine, altri le bloccano, alcuni le rendono più attive. «È il caos, non esiste un effetto coerente. Alcuni non si legano a tutti questi recettori, quindi non esiste un meccanismo unitario». Secondo il medico gli anestetici inibiscono i processi quantici all’interno dei microtubuli e lo studio di Eckenohoff avvalora la sua ipotesi.

CURARE L’ALZHEIMER CON L’ORCH-OR

Nel 2013, Hameroff ha pubblicato un articolo su Brain Stimulation mostrando come gli ultrasuoni applicati al cranio possano migliorare l’umore di una persona. In pratica si inviano letteralmente delle buone vibrazioni nei microtubuli di una persona. Le ricerche stanno proseguendo sui topi per curare lesioni cerebrali e crisi d’astinenza da droga e presto saranno fatto sull’uomo.

Il dottor Hameroff  dimostra il trattamento transcranico a ultrasuoni per migliorare l’umore. (Per gentile concessione del dottor Stuart Hameroff)

Insomma, nonostante decenni di critiche la teoria quantistica della mente regge. «Sono state scoperte sempre più prove per gli effetti quantistici nella biologia, che includono i microtubuli – ha fatto sapere Hameroff – Le critiche alla nostra teoria sono state in larga parte smentite e anche la nozione di coscienza che emerge da un calcolo complesso non è riuscita a dimostrare granché». Per questo gli scienziati stanno diventando sempre più aperti alle teorie non tradizionali, secondo cui la coscienza sarebbe frutto della complessità della rete neuronale.

«Conoscono molte cose sul cervello, ma non riescono a trovare la coscienza».

 

Articolo in inglese: ‘A controversial theory of consciousness gains support with new evidence

Traduzione di Massimiliano Russano

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