¿Cerebro cuántico?

Durante años el hombre se ha preguntado qué es y de dónde emerge la conciencia, el lugar donde tienen lugar nuestros pensamientos, donde residen nuestro sentido moral o nuestra capacidad para debatir sobre política, literatura o cualquier otra cosa. Aunque no tenemos una respuesta, en algo estamos todos de acuerdo: la conciencia es algo inmaterial y está soportada por los procesos cerebrales, que son materiales y tienen su fundamento en el funcionamiento de los casi cien mil millones de neuronas que tenemos cada uno de nosotros.

Las ciencias que estudian el cerebro conocen bien cada una de sus partes y han sabido divulgar con claridad la ubicación y la función de cada una de ellas. Esta disección no implica que cada parte del cerebro trabaje por su cuenta. El cerebro funciona como un sistema único, como un todo. Además, en cualquiera de los actos de nuestra conciencia intervienen miles de millones de neuronas, que trabajan perfectamente sincronizadas. ¿Cómo se produce esta simultaneidad? Una posibilidad podría ser que en el cerebro tuvieran lugar fenómenos cuánticos. Ya hemos mencionado el entrelazamiento cuántico, en virtud del cual una partícula, un fotón o un electrón, se puede comportar como si supiera lo que le ocurre a otra partícula que se encuentre lejos de la primera. Esto podría explicar el trabajo sincronizado de los miles de millones de neuronas que ponemos a trabajar cuando pensamos. Por esta y otras razones se está estudiando la posibilidad de que en el cerebro tengan lugar fenómenos que describe la Física Cuántica. Esto no es una realidad ni mucho menos. Pero, como el tema está sobre la mesa, trataremos de ir conociendo poco a poco cómo se van desarrollando las investigaciones.

Cualquiera que sea la evolución de las teorías que se vayan imponiendo o de los experimentos que se vayan haciendo, el camino a seguir tiene que estar relacionado con el funcionamiento de las neuronas. Por eso lo primero que tenemos que hacer es repasar cómo funciona una neurona. El esquema de una neurona es el de la figura 1, y los fenómenos que en ella tienen lugar son de naturaleza química y eléctrica: potenciales eléctricos, impulsos eléctricos y movimientos de iones de algunos elementos tan conocidos como el cloro, el sodio o el potasio, cuyos iones se representan por los símbolos Cl^–, Na⁺ y K⁺ respectivamente. En la figura se observa cómo el axón lleva una funda externa que no es continua. Esta funda lo protege del exterior y está constituida por una sustancia que se llama mielina.

Figura 1

Cuando una neurona está inactiva, su parte central o soma está a un potencial de -70mV, y así seguirá hasta que reciba un impulso eléctrico a través de las dentritas y su potencial suba a -55mV. En ese momento la neurona se activa y manda un impulso eléctrico hacia el axón, cuyo extremo libre termina en unas ramificaciones llamadas terminales sinápticos, que envían una señal a las neuronas siguientes.

Los mensajes que una neurona envía a las siguientes se transmiten a lo largo del axón, a través de cuyas paredes se produce un intercambio de los iones de cloro, sodio y potasio entre el interior y el exterior del axón. Como estos iones tienen cargas diferentes el resultado es un desplazamiento de cargas eléctricas. Este desplazamiento de cargas eléctricas es lo que llamamos un impulso eléctrico. Este impulso eléctrico llega hasta las ramificaciones finales del axón que se comunica con las dentritas de la neurona siguiente por medio de unas sustancias que hay entre ambas llamadas neurotransmisores, entre las que se encuentran hormonas tan conocidas como la dopamina, la oxitonina, la serotonina y la endorfina, que se encuentran allí en proporciones variables y que, entre otras funciones, influyen enormemente en nuestro estado de ánimo. La actividad de los neurotransmisores se denomina sinapsis y puede ser más fuerte o más débil si se entrena adecuadamete.

Figura 2

Un dibujo de mayor detalle de la neurona es el que se muestra en la figura 2. En ella hay que distinguir las partes siguientes: unos tubos que sirven para canalizar la información que se transmite por el axón, que reciben el nombre de microtúbulos, hechos de una proteína llamada tubulina; y una sustancia que ocupa el resto del espacio interior del axón que se denomina Proteína Asociada a los Microtúbulos, MAP, cuya función es orquestar o coordinar el buen funcionamiento de los microtúbulos.

Con este repaso ya podríamos empezar a especular sobre las posibilidades de un cerebro cuántico, porque parece que la mielina es capaz de emitir fotones entrelazados, y la tubulina se manifiesta de distintas formas, entre las que se encuentran las denominadas α y β que podrían ser la base de un sistema binario. No obstante los inconvenientes son enormes, porque el cerebro es un objeto grande, caliente y ruidoso, que son tres de los mayores obstáculos a los que tiene que hacer frente la coherencia o estabilidad de un sistema cuántico.

El primer estudio que habla del cerebro cuántico y que todo el mundo cita data de 1996, y tiene como autores al físico y matemático británico, profesor de la universidad de Oxford, Roger Penrose y a un anestesista americano, profesor de la universidad de Arizona, llamado Stuart Hameroff. De esta y otras teorías nos iremos ocupando poco a poco.

Nota1.- Figura 1, fuente: Mayo Clinic. Figura 2, fuente: conferencia de Javier García en AULA 141.

Nota 2.- En la redacción de este artículo ha colaborado conmigo Julia Reina Boria, alumna de 3º de Ingeniería Biomédica en la Universidad Autónoma de Madrid.