Pesquisa realizada por cientistas da Universidade de Dublin revela que o cérebro tem muito em comum com um computador quântico. Os resultados sugerem em particular que nossas funções cognitivas do cérebro são baseadas na computação quântica. Isso poderia, em particular, explicar por que nosso cérebro supera os supercomputadores em circunstâncias imprevistas, quando se trata de tomar decisões ou aprender algo novo.

Sabe-se que as funções cerebrais complexas dependem da presença de spins nucleares específicos. Por exemplo, isótopos de xenônio com spin 1/2 são anestésicos eficazes, ao contrário dos isótopos de xenônio com spin 0, que têm pouco efeito. Spins nucleares podem influenciar reações químicas – levando a resultados fisiológicos observáveis ​​– mas ainda não está claro se esses sistemas podem ser não clássicos. Em outras palavras, o cérebro pode mediar o emaranhamento? Para descobrir, os pesquisadores analisaram os spins de prótons da “água cerebral” (que compõe o líquido cefalorraquidiano).

“ Adaptamos uma ideia, desenvolvida para experimentos destinados a provar a existência da gravidade quântica ”, explica Christian Kerskens , físico sênior do Trinity College Institute of Neuroscience da Universidade de Dublin. Essa ideia sustenta que quando sistemas quânticos conhecidos ficam emaranhados (emaranhados), então um sistema desconhecido que interage com eles deve necessariamente ser também um sistema quântico. Embora o sistema desconhecido não possa ser estudado diretamente, seus efeitos podem ser observados, como no caso da gravidade quântica.

Um fenômeno de emaranhamento destacado por RMN

Para seus experimentos, os pesquisadores, portanto, usaram spins de prótons como um sistema conhecido. Como lembrete, o spin de uma partícula, que determina suas propriedades magnéticas e elétricas, é uma propriedade da mecânica quântica. Eles usaram ressonância magnética para medir de forma não invasiva a atividade de prótons no cérebro consciente em repouso de cerca de 40 indivíduos. “ Se existir um mediador desconhecido, os métodos de NMR baseados em coerência quântica múltipla (MQC) podem servir como testemunha de emaranhamento”, observam os pesquisadores.

Como há dúvidas de que os sinais de NMR atuais possam conter correlações quânticas em geral, eles usaram um protocolo de controle baseado em coerência quântica zero (ZQC), no qual minimizaram os sinais clássicos para contornar os limites de detecção de NMR para correlação quântica. ” Encontramos sinais que se assemelham a potenciais evocados de batimentos cardíacos, uma forma de sinais de eletroencefalograma “, disse Kerskens.

Na fisiologia, um potencial evocado é definido como a modificação da atividade elétrica do sistema nervoso em resposta a estímulos externos, sejam eles visuais, auditivos, sensoriais ou motores. “ Por curtos períodos repetitivos, encontramos sinais evocados na maioria das partes do cérebro […]. Esses sinais não tiveram correlação com o contraste convencional de RMN ”, explicam os autores do estudo.

Esses potenciais eletrofisiológicos não são normalmente detectáveis ​​por RMN; estes sinais apareceram apenas se as propriedades locais da magnetização fossem reduzidas. Por causa disso, os cientistas acreditam que foram capazes de observá-los apenas porque os spins dos prótons nucleares no cérebro estavam emaranhados.

“ Se o emaranhamento é a única explicação possível aqui, isso significaria que os processos cerebrais devem ter interagido com os spins nucleares, mediando o emaranhamento entre os spins nucleares. Portanto, podemos deduzir que essas funções cerebrais devem ser quânticas ”, conclui o físico.

Os pesquisadores observaram ainda que a função cerebral também estava correlacionada com o desempenho e a consciência da memória de curto prazo, por isso é provável que esses processos quânticos desempenhem um papel importante em nossas funções cerebrais cognitivas e conscientes. Essa descoberta poderia, assim, lançar luz sobre a consciência, cujo funcionamento permanece cientificamente difícil de entender e explicar.

As observações registradas pela equipe precisam ser confirmadas por outros estudos, mas os primeiros resultados parecem promissores. Eles podem melhorar nossa compreensão geral de como o cérebro funciona e, potencialmente, como ele pode ser mantido e até curado. Eles também podem ajudar a encontrar tecnologias inovadoras e construir computadores quânticos ainda mais avançados, porque no momento nosso cérebro ainda supera os supercomputadores em algumas tarefas.

Fonte: CM Kerskens et al., Journal of Physics Communications

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