Μια νέα θεωρία για την εξήγηση των λειτουργιών του εγκεφάλου
|
 Στη δεκαετία που διανύουμε έχει προταθεί μια ριζική αλλαγή του υποδείγματος που χρησιμοποιεί σήμερα η νευρολογία. Προτείνεται ότι είναι απαραίτητο να αλλάξει η εστίαση της μελέτης μας από το επίπεδο του νευρώνα και του δίκτύου των συνάψεών τους, σε πιο θεμελιώδες επίπεδο, δηλαδή στα μοριακά συστατικά του νευρώνα. Αυτά τα μοριακά και μακρομοριακά συστατικά πχ τα σωληνίδια και μικροσωληνίδια, κυβερνώνται από το πιό παράξενο, αλλά και επιτυχέστερο επιστημονικό πλαίσιο όλων των εποχών - την κβαντική μηχανική.
Οι εργασίες των Ρ. Penrose, S. Hameroff, της ομάδας των (Δ. Νανόπουλου, Β.Μαυροματου, Α. Mershin, E.Σκουλάκη) και άλλων (Tuszynski, Jibu, Stapp κ.λπ....) έχουν φέρει στο φως αυτήν την νέα προσέγγιση για την κατανόηση της λειτουργίας του εγκεφάλου. Τα επιχειρήματα για την ανάγκη αυτής της προσέγγισης έχουν διατυπωθεί κυρίως με την συγγραφή άρθρων από τους Penrose, Νανόπουλο & Μαυροματο καθώς και άλλους.
Ο κοινός παρονομαστής όλων είναι ότι οι υποκυτταρικές διαδικασίες διαδραματίζουν έναν θεμελιώδη ρόλο σε όλη τη ζωή και είναι ύψιστης σημασίας σε όλα αυτά που καθιστούν δυνατές τις αισθήσεις στη ζωή μας, συμπεριλαμβανομένης της κορυφαίας επίτευξης της: τη νοημοσύνη.
Η κλασσική νευρολογία έχει κάνει μεγάλους διασκελισμούς, στην έρευνα των λειτουργιών του εγκεφάλου αλλά έχει έρθει επίσης και σε ένα αδιέξοδο, αντιμέτωπη με την τεράστια πολυπλοκότητα.
Η νέα αντίληψη προτείνει λοιπόν ότι τα εγκεφαλικά φαινόμενα που παρατηρούμε τώρα και οι ιδιότητες του εγκεφάλου θα εξηγηθούν από πιο θεμελιώδη στοιχεία και προσδοκούμε ότι οι ανακαλύψεις οι σχετικές με την κβαντική φύση της μοριακής λειτουργίας των κυττάρων θα μας παράσχουν τελικά τη γέφυρα μεταξύ της νόησης και του εγκεφάλου που επιδιώκεται από παλιά. Σύμμαχος της κβαντικής θεωρίας είναι η θεωρία χορδών.
Γιατί όμως η κβαντική μηχανική και η θεωρία χορδών είναι σχετικές με τη μελέτη του εγκεφάλου;
Ας παρακολουθήσουμε τις ιδέες ενός από τους θεμελιωτές της νέας αυτής κβαντικής αντιμετώπισης του εγκεφάλου. Ο Δημήτρης Νανόπουλος είναι ο άνθρωπος που προσπάθησε να βρει την απάντηση στα προβλήματα για το πως λειτουργεί η συνείδηση, και ο εγκέφαλος, στηριγμένος στα ευρήματα της θεωρίας των υπερχορδών.
Η θεωρία των υπερχορδών
Ας κάνουμε μια σύντομη ανασκόπηση στη θεωρία των υπερχορδών. Αυτή γεννήθηκε στην προσπάθειά μας να κατανοήσουμε τους νόμους των θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων και τα θεμελιώδη σωματίδια του Σύμπαντος.
Για περισσότερα από 100 χρόνια πιστεύαμε ότι τα θεμελιώδη σωματίδια είναι σαν μαθηματικά σημεία δηλαδή δεν έχουν διαστάσεις. Η άποψη αυτή έφτασε όμως σε αδιέξοδο όταν προσπαθήσαμε να ενοποιήσουμε όλες τις αλληλεπιδράσεις δηλαδή την ηλεκτρομαγνητική, την βαρυτική την ισχυρή και την ασθενή. Τότε φάνηκε ότι υπάρχει μεγάλο πρόβλημα αν χρησιμοποιήσουμε μόνο σημειακά σωματίδια.
Τα τελευταία χρόνια εγκαταλείψαμε την ιδέα ότι τα θεμελιώδη σωματίδια είναι σημειακά και στραφήκαμε σε κάποιες οντότητες που είναι μονοδιάστατες. Έχουν κάποια έκταση όπως οι συμβατικές χορδές κι αυτή η ομοιότητα έδωσε το όνομα στην αντίστοιχη θεωρία.
Πρέπει να πούμε όμως ότι η διάσταση αυτών των αντικειμένων είναι πάρα πολύ μικρή περίπου 25 τάξεις μεγέθους μικρότερη από το μέγεθος του ατόμου. Ακόμη λοιπόν και στους επιταχυντές όπου παρατηρούμε σωματίδια πάρα πολύ μικρά, είναι πολύ δύσκολη η παρατήρηση των χορδών.
Τα θεμελιώδη αντικείμενα της θεωρίας χορδών έχουν στην πραγματικότητα περισσότερες από μια διαστάσεις αλλά για λόγους απλότητας ας δεχτούμε ότι είναι μονοδιάστατα.
Η μεγάλη σημασία της θεωρίας των χορδών είναι ότι για πρώτη φορά η θεωρία αυτή είναι εκείνη που παρέχει μια συνεπή θεωρία της κβαντικής βαρύτητας.
Η κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης και η κβαντική βαρύτητα
Η σχέση τώρα που υπάρχει μεταξύ της θεωρίας των χορδών και της λειτουργίας του εγκεφάλου ξεκινάει από μια πολύ ενδιαφέρουσα ιδέα. Στην κβαντομηχανική, η εξέλιξη ενός συστήματος παριστάνεται από μια κυματοσυνάρτηση. Όσο το σύστημα δεν το παρατηρούμε η κυματοσυνάρτηση αυτή εξελίσσεται χρονικά κατά τελείως προβλεπτό τρόπο καταλαμβάνοντας μεγάλη περιοχή του χώρου.
Μόλις όμως εκτελέσουμε μια παρατήρηση - μια μέτρηση σ' ένα κβαντικό σύστημα, η κυματοσυνάρτηση καταρρέει, το σύστημα εντοπίζεται χωρικά σχεδόν ως σημείο και τα αποτελέσματα της μέτρησης δεν είναι εκ των προτέρων καθορισμένα αλλά πιθανοκρατικά.
Κάθε φορά δηλαδή που η κυματοσυνάρτηση του συστήματος καταρρέει δίνει ως αποτέλεσμα μια μόνο τιμή από τις πολλές πιθανές τιμές ενός μεγέθους που επιτρέπει η κυματοσυνάρτηση πχ της θέσης του. Η σκοτεινή αυτή γωνιά της κβαντομηχανικής έρχεται τώρα να φωτιστεί κάπως από τη νέα θεωρία της κβαντικής βαρύτητας. Το γεγονός εξάλλου της κατάρρευσης της κυματοσυνάρτησης είναι αυτό που συσχετίζεται με τη σειρά του με τη λειτουργία του εγκεφάλου και τη συνείδηση.
Η καινούργια ιδέα από την κβαντική βαρύτητα μας λέει ότι ακόμα και αν δεν παρατηρούμε ένα σύστημα αυτό συρρικνώνεται γιατί σε κβαντικό επίπεδο επιδρά η κβαντική βαρύτητα. Και ακριβώς η αλληλεπίδραση του συστήματος με την κβαντική βαρύτητα το κάνει να συρρικνώνεται. Δηλαδή κάνει την κυματοσυνάρτηση από εξαπλωμένη που ήταν σε μεγάλη περιοχή του χώρου να εντοπίζεται σε πολύ μικρή περιοχή χωρίς να μεσολαβεί παρατηρητής.
Αυτή ακριβώς είναι η θεμελιώδης επισήμανση της θεωρίας χορδών, ότι δηλαδή μπορεί να συμβεί η κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης χωρίς την μεσολάβηση παρατηρητή, όπως υποστηρίζει η κβαντική θεωρία.
Ας δούμε όμως τι σημαίνει αυτό στο μικρόκοσμο. Ένα μικροσύστημα όπως το ηλεκτρόνιο ή το πρωτόνιο έχει πολύ πολύ, πολύ μεγάλο χρόνο κατάρρευσης, ίσως τρισεκατομμύρια χρόνια. Πρακτικά λοιπόν χρειάζεται εξωτερικό παρατηρητή για να καταρρεύσει η κυματοσυνάρτησή του.
Σ' ένα μακροσκοπικό όμως σύστημα όπως ένα τμήμα του εαυτού μας, οι αλληλεπιδράσεις με τη βαρύτητα γίνονται τόσο ισχυρές ώστε μέσα σε νανοδευτερόλεπτα συμβαίνει αυθόρμητη κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης. Γι αυτό τα μακροσκοπικά σώματα έχουν κλασσική συμπεριφορά και είναι εντοπισμένα στο χώρο.
Ας έρθουμε τώρα και στον εγκέφαλο. Τα βασικά συστατικά του εγκεφάλου είναι τα νευρικά κύτταρα που λέγονται νευρώνες. Μέσα στους νευρώνες υπάρχουν δομές που λέγονται μικροσωληνίσκοι. Στους μικροσωληνίσκους λοιπόν δημιουργούνται κβαντικά κύματα (κυματοσυναρτήσεις) που με κάποιο τρόπο μεταφέρουν πληροφορία. Αυτά τα κβαντικά κύματα είναι εκείνα που μπορούν να πάθουν αυθόρμητη κατάρρευση από κβαντικές βαρυτικές αλληλεπιδράσεις.
Έτσι εν κατακλείδι, η νέα θεωρία προτείνει ότι η τελική απόφαση για το πως ακριβώς θα αντιδράσουμε σε ένα εξωτερικό ερέθισμα, οφείλεται στην αυθόρμητη κατάρρευση μιας τέτοιας κβαντικής συνάρτησης.
Η θεωρία του Roger Penrose για την προέλευση της συνείδησης
Υπάρχει μια ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής που επινοητής της είναι ένας από τους διάσημους φυσικούς, ο Roger Penrose και ίσως εξηγεί το πεδίο της επιστήμης που είναι ακόμη πιο μυστηριώδες από την κβαντική μηχανική: την προέλευση της συνείδησης.
Σύμφωνα με τον Penrose, υπερθέσεις διαφορετικών κβαντικών καταστάσεων δεν καταρρέουν λόγω της πράξης της μέτρησης, της παρουσίας ενός παρατηρητή με συνείδηση, ή ακόμη και λόγω της αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον. Αντίθετα, ο Penrose πιστεύει ότι η διαδικασία λαμβάνει χώρα ακόμη και σε ένα απομονωμένο σύστημα μέσω μίας φυσικής διεργασίας που συνδέεται με τη φύση του χωροχρόνου. Η αντικειμενική αναγωγή, ή κατάρρευση, της κυματοσυνάρτησης συμβαίνει λόγω των διαφορετικών γεωμετριών του χωροχρόνου σε κάθε κατάσταση της υπέρθεσης. (Άρα, αν ένα σωματίδιο βρίσκεται σε υπέρθεση του να είναι σε δύο θέσεις, η καμπυλότητα του χωροχρόνου θα διαφέρει ανάλογα με το πού είναι πιο πιθανό να βρίσκεται η μάζα του).
Από τη στιγμή που η διαφορά στις γεωμετρίες γίνει κρίσιμη, όπως όταν το σωματίδιο εμπλακεί με το περιβάλλον του, η υπέρθεση γίνεται ασταθής και καταρρέει σε μία από τις πιθανές καταστάσεις. Βέβαια, κανείς δεν γνωρίζει τις λεπτομέρειες αυτού του μηχανισμού αφού δεν διαθέτουμε ακόμη μία πλήρη θεωρία της κβαντικής βαρύτητας.
Αυτή η ερμηνεία έχει εφαρμοστεί από τον Penrose και τον Στιούαρτ Χάμεροφ και να εξηγηθεί πώς η συνείδηση ενεργοποιείται στον εγκέφαλο. Οι δύο επιστήμονες προσφεύγουν στην κβαντική μηχανική καθώς πιστεύουν ότι ο τρόπος που σκεφτόμαστε είναι θεμελιωδώς διαφορετικός από τον τρόπο που ένας υπολογιστής εφαρμόζει τους αλγορίθμους. Ισχυρίζονται ότι αυτή η μη υπολογισιμότητα της συνειδητής σκέψης χρειάζεται κάτι πέρα από την κλασική φυσική - σκιαγραφώντας την κβαντική φυσική. Πιστεύουν επίσης ότι έχουν βρει τη σωστή βιολογίκή θωράκιση για να προστατέψουν από το εξωτερικό περιβάλλον την εύθραυστη κβαντική συνοχή στο εσωτερικό του εγκεφάλου.
Οι νευρώνες του εγκεφάλου περιέχουν κοίλα κυλινδρικά πολυμερή που ονομάζονται μικροσωληνίσκοι. Αυτοί με τη σειρά τους αποτελούνται από πρωτεΐνες γνωστές ως τουμπουλίνες, οι οποίες μπορούν να υπάρχουν σε μία υπέρθεση δύο ελαφρώς διαφορετικών σχημάτων. Οι Penrose και Χάμεροφ ισχυρίζονται ότι οι μικροσωληνίσκοι έχουν ακριβώς τις κατάλληλες ιδιότητες για να διατηρηθεί αυτή η υπέρθεση, και να εξαπλωθεί στις γειτονικές τουμπουλίνες. Μια υπέρθεση με συνοχή διατηρείται έτσι για σημαντικό χρονικό διάστημα, επιτρέποντας να εμφανιστούν προσυνειδητές διεργασίες. Η αντικειμενική αναγωγή της υπέρθεσης συμβαίνει όταν φτάσουμε στο κρίσιμο κατώφλι του Penrose και ενεργοποιηθεί η συνείδηση. Αυτό συμβαίνει διαρκώς στον εγκέφαλο. Ίσως δεν χpειάζετaι τελικά να κατασκευάσουμε έναν κβαντικό υπολογιστή. Κάθε άνθρωπος μεταφέρει έναν μέσα στο κεφάλι του!
1ο ΜΕΡΟΣ |
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου