Von der subatomaren Welt bis in die Tiefen unseres Gehirns: Die Quantenverschränkung, eines der rätselhaftesten Phänomene der modernen Physik, könnte der verborgene Leiter hinter der neuronalen Symphonie sein, die wir Denken nennen.
Ein Team chinesischer Forscher hat kürzlich Licht auf diese Möglichkeit geworfen. Und er tat dies, indem er ein Modell vorschlug, bei dem Nervenfasern Paare quantengebundener Teilchen erzeugen. Eine Grenztheorie, die unser Verständnis des Gehirns auf den Kopf stellen würde und die natürlich auch grundlegende Fragen darüber aufwirft Natur des Bewusstseins und an der Grenze zwischen der Quanten- und der makroskopischen Welt.
Das Geheimnis der neuronalen Synchronisation
Das menschliche Gehirn ist ein Organ von außerordentlicher Komplexität. Milliarden von Neuronen, die gleichzeitig feuern, beschäftigen Neurowissenschaftler seit langem: Wie koordinieren diese Zellen mit nahezu augenblicklicher Präzision? Yong-Cong Chen von der Shanghai University und seinen Kollegen sie schlugen vor eine überraschende Antwort: Quantenverschränkung.
Verschränkung: ein „spektrales“ Phänomen
Quantenverschränkung, von Einstein als „unheimliche Fernwirkung“ beschrieben, ist ein Phänomen, bei dem zwei Teilchen so eng miteinander verbunden werden, dass der Zustand des einen sofort den Zustand des anderen beeinflusst, unabhängig von der Entfernung, die sie trennt. Diese bisher vor allem auf subatomarer Ebene beobachtete Eigenschaft könnte Forschern zufolge eine entscheidende Rolle für die Funktion des Gehirns spielen.
Das vorgeschlagene Modell: Myelin und Photonen
In seinem Atelier (dass ich dich hier verlinke) Chens Team konzentrierte seine Aufmerksamkeit auf die Wechselwirkung zwischen den Myelinscheiden, die die Nervenfasern umhüllen, und den im Gehirn erzeugten Photonen. Ihren Berechnungen zufolge tritt ein interessantes Phänomen auf, wenn Infrarotphotonen mit einer Myelinscheide kollidieren, die als zylindrischer Hohlraum modelliert ist, der elektromagnetische Strahlung speichern und verstärken kann: Die Hülle sendet zwei Photonen in schneller Folge aus, und viele dieser Paare würden miteinander verschränkt. miteinander verknüpft.
Implikationen für die neuronale Kommunikation
Wenn diese Theorie experimentell bestätigt wird, könnte sie erklären, wie „entfernte“ Teile des Gehirns so schnell kommunizieren. Chen schlägt vor, dass die Eigenschaft der Quantenverschränkung auf andere Teile von Neuronen übertragen werden könnte, beispielsweise auf die „Proteinporen“, die an der elektrischen Signalübertragung beteiligt sind.
Dies würde eine viel schnellere Synchronisierung ermöglichen als jede andere bekannte Verbindungsart.
Die Reaktionen der wissenschaftlichen Gemeinschaft: Vorsicht und Skepsis
Trotz der Aufregung, die diese Theorie hervorruft, bleiben viele Forscher vorsichtig. Bo-Lied der Shanghai University of Science and Technology e Yousheng Shu von der Fudan-Universität, die beide nicht an der Studie beteiligt waren, kommentierten, dass die Einführung der Quantenverschränkung in die Neurowissenschaften „eher spekulativer Natur“ sei.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass noch viel Arbeit nötig ist, bevor man behaupten kann, dass das Gehirn eine Art Quanten-Supercomputer ist. Die größte Herausforderung bleibt die experimentelle Verifizierung dieser Quantenphänomene in einem so komplexen biologischen System wie unserem Gehirn.
Chen und sein Team sind sich der Schwierigkeiten bewusst, die auf sie zukommen: Die nächste Phase ihrer Forschung wird sich auf die theoretische Untersuchung konzentrieren, wie Quantenverschränkung Gehirnfunktionen beeinflussen könnte. Chen selbst betont: „Die bloße Existenz verschränkter Photonen im Gehirn beweist an sich noch nicht, dass sie die Synchronität von Millionen von Neuronen steuern.“ Aber wenn sie es täten ...
„Quantum Mind“, ein sich entwickelndes Forschungsgebiet
Die Idee, dass Quantenphänomene eine Rolle bei der Funktion des Gehirns spielen könnten, ist nicht neu, aber diese Forschung bietet ein konkretes mathematisches Modell, um diese Möglichkeit zu untersuchen. Die Debatte über „Quantenkognition“ bleibt hitzig: Die Herausforderung für die Zukunft wird darin bestehen, Wege zu finden, diese Theorien experimentell zu testen und so die Lücke zwischen Quantenphysik und Neurowissenschaften zu schließen.
Die Forschung an der Schnittstelle von Quantenmechanik und Neurowissenschaften stellt weiterhin unsere Vorurteile über die Natur der Realität und des Bewusstseins in Frage und hilft uns vielleicht zu verstehen, dass einige der tiefsten Geheimnisse des Universums in uns leben.
