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Un nuovo studio che sonda i fenomeni quantistici nei neuroni mentre trasmettono messaggi nel cervello potrebbe fornire nuove informazioni su come funziona il nostro cervello.
Un nuovo studio che sonda i fenomeni quantistici nei neuroni mentre trasmettono messaggi nel cervello potrebbe fornire nuove informazioni su come funziona il nostro cervello.
In questo progetto, descritto nel Computational and Structural Biotechnology Journal, il fisico teorico Partha Ghose del Tagore Centre for Natural Sciences and Philosophy in India, insieme al neuroscienziato teorico Dimitris Pinotsis della City St George’s, University of London e al MillerLab del MIT, ha dimostrato che le equazioni stabilite che descrivono la fisica classica delle risposte cerebrali sono matematicamente equivalenti alle equazioni che descrivono la meccanica quantistica.
Ghose e Pinotsis hanno quindi derivato un’equazione simile a quella di Schrödinger specifica per i neuroni.
Il nostro cervello elabora le informazioni attraverso una vasta rete contenente molti milioni di neuroni, che possono inviare e ricevere segnali chimici ed elettrici.
Le informazioni vengono trasmesse da impulsi nervosi che passano da un neurone all’altro, grazie a un flusso di ioni attraverso la membrana cellulare del neurone.
Ciò si traduce in un cambiamento rilevabile sperimentalmente nella differenza di potenziale elettrico attraverso la membrana noto come “potenziale d’azione” o “picco”.
Quando questo potenziale supera un valore di soglia, l’impulso viene trasmesso.
Ma al di sotto della soglia per un picco, il potenziale d’azione di un neurone fluttua casualmente in modo simile al classico movimento browniano – il movimento casuale continuo di minuscole particelle sospese in un fluido – a causa delle interazioni con l’ambiente circostante.
Questo crea il cosiddetto “rumore neuronale” che i ricercatori hanno studiato in questo studio.
In precedenza, “sia i fisici che i neuroscienziati hanno in gran parte respinto la rilevanza della meccanica quantistica standard per i processi neuronali, poiché si pensa che gli effetti quantistici scompaiano su larga scala dei neuroni”, afferma Pinotsis.
Ma alcuni ricercatori che studiano la cognizione quantistica hanno un’alternativa a questa visione prevalente, spiega Ghose.
“Mi sono emozionato quando la dimostrazione matematica ha dimostrato che le equazioni di FitzHugh-Nagumo sono collegate alla meccanica quantistica e all’equazione di Schrödinger”, afferma entusiasta Pinotsis.
“Ciò ha suggerito che i fenomeni quantistici, incluso l’entanglement quantistico, potrebbero sopravvivere su scale più ampie”.
“Penrose e Hameroff hanno suggerito che l’entanglement quantistico potrebbe essere correlato alla mancanza di coscienza, quindi questo studio potrebbe far luce su come funzionano gli anestetici”, spiega, aggiungendo che il loro lavoro potrebbe anche collegare le oscillazioni osservate nelle registrazioni dell’attività cerebrale ai fenomeni quantistici.
“Questo è importante perché le oscillazioni sono considerate marcatori di malattie: il cervello oscilla in modo diverso nei pazienti e nei controlli e misurando queste oscillazioni possiamo dire se una persona è malata o meno”.
Andando avanti, Ghose spera che “i neuroscienziati si interessino al nostro lavoro e ci aiutino a progettare esperimenti critici di neuroscienze per testare la nostra teoria”.
Misurare i livelli di energia per i neuroni previsti in questo studio e, in ultima analisi, confermare l’esistenza di una costante neuronale insieme agli effetti quantistici, incluso l’entanglement, “rappresenterebbe un grande passo avanti nella nostra comprensione della funzione cerebrale”.
