KUST PÄRINEB TEADVUS? ⟩ Järjekordne seltskond puurib end teadvuse olemusse

Teadlased on pikka aega olnud skeptilised kvantteooriate suhtes, mis käsitlevad teadvust. Foto: Unsplash

Praegu mängib sinu ajus vaikne sümfoonia, kui närviteede võrgustikud sünkroniseeruvad elektromagnetilises kooskõlas, mis arvatakse olevat teadvuse allikas.

Kuid see, kuidas erinevad aju närviahelad oma aktiivsust ühtlustavad, on endiselt lahendamata mõistatus, millele mõned teoreetikud pakuvad lahenduseks just kvantpõimitust.

See ettepanek on julge, eriti kuna kvantefektid kipuvad hägustuma ja muutuma ebaoluliseks, kui vaadata aatomitest ja molekulidest suuremaid mõõtkavasid ning lisada sellele ka asjaolu, et soojusliikumine on üks tegijaist, mis kvantpõimituse kaarte pidevalt segama kipub. See on ka põhjuseks, miks kvantarvutite ehitajad sukeldavad oma protsessorid vedela heeliumi sisse. Neis oludes on kvantpõimitus pikemat aega püsiv. Mitmed hiljutised avastused sunnivad aga teadlasi oma kahtlusi ümber hindama ja kaaluma, kas kvantkeemia võib siiski ka meie meeltes toimida ning ollagi selle – teadvuse siis – olemuseks.

Hiljuti avaldatud uurimuses selgitavad Shanghai ülikooli füüsikud Zefei Liu ja Yong-Cong Chen ning biomeditsiiniinsener Ping Ao Sichuani ülikoolist Hiinas, kuidas närvirakkude isoleerivates membraanides asuvad süsinik-vesiniksidemed võivad kiirata põimunud footoneid, mis suudavad ajus tegevust sünkroniseerida.

Nende leiud ilmuvad vaid mõni kuu pärast seda, kui veel üks kvantnähtus, tuntud kui superkiirgus, tuvastati rakustruktuurides, juhtides tähelepanu väga spekulatiivsele teooriale teadvuse kohta, mida tuntakse Penrose-Hameroffi «orchestrated-objective reduction» mudelina.

Selle mudeli pakkusid välja tunnustatud füüsik Roger Penrose ja Ameerika anestesioloog Stuart Hameroff. Mudel eeldab, et tsütoskeleti torukesed, mis annavad rakkudele struktuuri – hetkesel juhul meie neuronitele – toimivad omamoodi kvantarvutina, mis kuidagi kujundab meie mõtlemist. Penrose-Hamerooffi arusaamu on peetud väga spekulatiivseteks, kuigi sel moel mõelda tundub üsnagi atraktiivne ja paljulubavgi.

On lihtne mõista, miks kvantfüüsikale toetumine teadvuse selgitamiseks on köitev. Esiteks on mõlemal oma «veidrus» – segu ennustatavusest ja juhuslikkusest, mida on raske täpselt määratleda.

Teiseks jääb alatiseks küsimus, mis on see oluline vaatluse hetk, mis muudab kvantmääramatuse klassikaliseks absoluutseks mõõtmistulemuseks. Kas ajus toimuv kvantnähtus võiks olla seotud osakest kirjeldava lainefunktsiooni kokkuvarisemisega – nähtusega, mis määratleb siis n-ö vaatluse või vaatleja kaudu lõplikult kvantsüsteemi olemuse?

Teisest küljest ei ole «veider pluss veider» veel siiski teaduslik tõde, ükskõik kui raskesti mõistetavad mõlemad kontseptsioonid ka ei oleks. Ajud ei pruugi töötada tõepoolest nii nagu klassikalised arvutid, kuid kvantmaagiaga mängimine ei ole tõenäoliselt piisav, et viia kõikehõlmava teooriani.

Teadlased on pikka aega olnud skeptilised kvantteooriate suhtes, mis käsitlevad teadvust, kuna bioloogia on liiga kaootiline, liiga müra täis ja liiga «suur», et kvantmehaanika saaks oluliselt esile kerkida. Tänase päeva teadmiste juures on tõepoolest keeruline ette kujutada, kuidas kehatemperatuuril oleks võimalik kvantpõimitud osakesi teadvuse tekkeks sedavõrd pikalt elusatena hoida, kui see vaid ülilühikeseks ajaks õnnestub vaid loetud arvu kvantbittidega vedela heeliumiga täidetud sügavkülmikus.

See osa võib siiski vajada ümbermõtestamist, eriti kui katsed suudavad kinnitada Liu, Cheni ja Ao ennustust.

Kolmik märkis, et närvirakkude aksonite «sabade» ümber olev rasvane kattekiht ehk müeliin võib toimida sobiva silindrilise õõnsusena, kus võimenduvad infrapuna footonid, mida teised rakud genereerivad, põhjustades süsinik-vesiniksidemete vahel footonipaare, mille omadused on suurel määral seotud.

Kvantbioloogia inimajus?

Nende põimunud footonite liikumine läbi aju biokeemia iooniliste voogude võib tõepoolest suunata korrelatsioone protsesside vahel, millel on keskne roll aju võimes sünkroniseerida.

Sõna «võib» omab siin muidugi suurt kaalu. Kuigi hüpoteesi üksikasju toetavad mitmed empiirilised avastused, on tõendid põimunud footonite mõju kohta suuremahulistele bioloogilistele protsessidele praegu piiratud vaid fotosünteesiga.

See ei tähenda, et loomades poleks kvantbioloogia pretsedente. Kasvav hulk tõendeid viitab, et elektroni spinnide hägused superpositsiooniseisundid valkudes, mida nimetatakse krüptokroomideks, võivad olla mõjutatud magnetväljadest viisil, mis aitab selgitada pikkade vahemaade navigatsiooni mõnedes loomades.

Oleme veel kaugel sellest, et näidata, et meie ajus toimub midagi muud kui klassikaline keemia, rääkimata kindlast väitest, et meie aju sümfooniaid ühendab müstiline kvanthelilooja.

Siiski võib käes olla aeg peatada oma kahtlused kvantnähtuste mõju üle vähemalt mõningate meie aju põhifunktsioonidega seoses. Nii füüsika kui keemiagi on ennekõike eksperimentaalsed teaduse. Penrose hüpoteesi kvantteadvusest pole üheselt mõistetava eksperimendiga seni tõestada õnnestunud. Nii kõnealune kolmik, kui ülejäänudki teadlased on aga teretulnud seda huvitavat hüpoteesi kinnitama või ümber lükkama.

Uurimus avaldati ajakirjas Physical Review E.

Allikas: ScienceAlert