{"id":386,"date":"2016-11-29T11:38:26","date_gmt":"2016-11-29T11:38:26","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/?p=386"},"modified":"2017-02-14T18:55:25","modified_gmt":"2017-02-14T17:55:25","slug":"la-neurologia-cuantica-podria-explicar-el-origen-de-la-conciencia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/?p=386","title":{"rendered":"La neurolog\u00eda cu\u00e1ntica podr\u00eda explicar el origen de la conciencia"},"content":{"rendered":"

(Por Manuel B\u00e9jar<\/span>) La conciencia es un fen\u00f3meno constatado, pero tambi\u00e9n es un problema: no sabemos c\u00f3mo se produce. En la actualidad, no existe una explicaci\u00f3n neurol\u00f3gica de la conciencia. Pero la f\u00edsica ofrece una imagen del mundo que permite intuir una evoluci\u00f3n desde la materia hasta la emergencia de la vida consciente e inteligente. Adem\u00e1s, hoy en d\u00eda contamos con important\u00edsimos avances f\u00edsicos, biol\u00f3gicos y neurol\u00f3gicos que permiten descubrir la arquitectura funcional del cerebro a gran escala y la interacci\u00f3n psicof\u00edsica de sus constituyentes fundamentales.<\/strong><\/p>\n

Hace unos cincuenta a\u00f1os naci\u00f3 una corriente de pensamiento que defend\u00eda que las m\u00e1quinas pueden tener mente como los seres humanos. Nos referimos a la denominada Inteligencia Artificial. En aquellos tiempos algunos f\u00edsicos como David Bohm<\/a> cuestionaban con fundamento el determinismo f\u00edsico.<\/p>\n

Si todas las leyes f\u00edsicas fueran puramente deterministas la libertad ser\u00eda una pura ilusi\u00f3n y no habr\u00eda diferencia entre hombres y robots. Los defensores de la inteligencia artificial pretenden explicar la conciencia mediante reglas l\u00f3gicas computacionales. Por el contrario, cient\u00edficos como Roger Penrose<\/a> usan las matem\u00e1ticas y los procesos f\u00edsicos no computacionales para demostrar la singularidad de la mente humana.<\/p>\n

En este art\u00edculo presentamos el cuerpo principal de la neurolog\u00eda cu\u00e1ntica desde: 1) las oportunidades que ofrece la f\u00edsica cu\u00e1ntica para enriquecer la biolog\u00eda y la neurolog\u00eda, 2) el complejo dinamismo del mundo cu\u00e1ntico para hacer emerger la realidad cl\u00e1sica de nuestra experiencia ordinaria, 3) la posibilidad de que las extra\u00f1as propiedades cu\u00e1nticas alcancen la realidad macrosc\u00f3pica donde se manifiesta la conciencia, 4) el problema de la libertad en el marco de una neurolog\u00eda cl\u00e1sica determinista y 5) las ideas de David Bohm y la hip\u00f3tesis cu\u00e1ntica de Penrose-Hameroff.<\/p>\n

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El problema de la objetividad tras la revoluci\u00f3n cu\u00e1ntica <\/strong><\/p>\n

La f\u00edsica cl\u00e1sica siempre ha gozado de un enorme prestigio para describir la realidad del mundo f\u00edsico. Su gran potencial para predecir con excelente precisi\u00f3n la evoluci\u00f3n de los sistemas cl\u00e1sicos y anticipar su comportamiento futuro antes de que se exprese fenomenol\u00f3gicamente es incuestionable.<\/p>\n

Igualmente, la f\u00edsica cl\u00e1sica puede usarse para inferir el estado pasado de un sistema material. Por ejemplo, en cosmolog\u00eda cl\u00e1sica se habla del pasado de nuestro universo; incluso en un tiempo tan alejado que a\u00fan no se hab\u00edan dado las condiciones que permitieran el origen de la humanidad, la formaci\u00f3n de nuestro planeta o la liberaci\u00f3n de la energ\u00eda electromagn\u00e9tica que permea el universo desde apenas medio mill\u00f3n de a\u00f1os tras el big bang.<\/p>\n

En f\u00edsica cl\u00e1sica un sistema material se encuentra siempre en un estado bien definido por su posici\u00f3n y su velocidad. La evoluci\u00f3n continua de este estado en el tiempo puede seguirse y ser descrita mediante la ley fundamental de la din\u00e1mica newtoniana. Se asume que impl\u00edcitamente una part\u00edcula cl\u00e1sica tiene una posici\u00f3n y una velocidad, independientemente de si se la est\u00e1 observando o no. Posici\u00f3n y velocidad son elementos de realidad de las part\u00edculas. Su objetividad no es cuestionada cient\u00edficamente. Velocidad y posici\u00f3n son propiedades objetivas de los sistemas cl\u00e1sicos que nos permiten cient\u00edficamente seguir durante un tiempo su trayectoria, inferir c\u00f3mo fue en el pasado y predecir c\u00f3mo ser\u00e1 en el futuro.<\/p>\n

Con el descubrimiento de novedosos fen\u00f3menos inexplicables desde la f\u00edsica cl\u00e1sica hubo que cambiar de fondo el modo de hacer ciencia. No se trata de que los experimentos revelaran falta de precisi\u00f3n en la capacidad de predicci\u00f3n de la f\u00edsica cl\u00e1sica. Lo sorprendente es que las divergencias entre la teor\u00eda y los resultados experimentales imped\u00edan salvar los fen\u00f3menos incluso con tentativas correcciones cl\u00e1sicas ad hoc. La clave para entender estas extra\u00f1as evidencias experimentales que reportan los fen\u00f3menos cu\u00e1nticos est\u00e1 en lo ontol\u00f3gico. No se trata de una limitaci\u00f3n epistemol\u00f3gica sino de un presupuesto ontol\u00f3gico que cuestiona de ra\u00edz la objetividad asumida por la f\u00edsica cl\u00e1sica.<\/p>\n

Tras la revoluci\u00f3n cu\u00e1ntica los presupuestos ontol\u00f3gicos se han ajustado a la realidad experimental y a la manera cient\u00edfica de comprenderla. La indeterminaci\u00f3n ontol\u00f3gica de los sistemas cu\u00e1nticos imposibilita toda explicaci\u00f3n determinista que mantenga la idea de trayectorias de las part\u00edculas, objetivamente definidas por elementos de realidad como la posici\u00f3n y la velocidad. La alternativa ha sido formular una nueva f\u00edsica que describe los sistemas f\u00edsicos en t\u00e9rminos de una compleja l\u00f3gica de operadores, como el operador posici\u00f3n o el operador momento, que no se corresponden con los elementos posici\u00f3n y velocidad de la realidad cl\u00e1sica.<\/p>\n

Es posible entender la realidad cl\u00e1sica a partir de estos operadores, pero no es ya sostenible asumir que posici\u00f3n y velocidad son elementos permanentes de realidad. Si se asume su realidad intr\u00ednseca como en f\u00edsica cl\u00e1sica no se puede explicar la evidencia cu\u00e1ntica experimental. Hay que modificar los presupuestos ontol\u00f3gicos y decir que posici\u00f3n y velocidad son elementos emergentes de realidad que surgen tras un proceso de medida. Por tanto, en f\u00edsica cu\u00e1ntica no se presupone su existencia antes de que sean observados. La realidad cl\u00e1sica emerge de la indefinici\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n

La realidad cu\u00e1ntica microsc\u00f3pica tiene el potencial para generar el mundo macrosc\u00f3pico de propiedades cl\u00e1sicas, aunque en lo cu\u00e1ntico no existan los elementos de realidad que se presuponen en la f\u00edsica cl\u00e1sica. \u00bfSupone esto una p\u00e9rdida de objetividad en la ciencia? No pretendemos dar a entender que la naturaleza cu\u00e1ntica necesite una conciencia que, a modo de observador, desencadene el proceso de concreci\u00f3n cl\u00e1sica que finaliza con la expresi\u00f3n de los elementos cl\u00e1sicos de la realidad objetiva macrosc\u00f3pica.<\/p>\n

Sin duda esto supondr\u00eda una p\u00e9rdida de objetividad en ciencia por la necesaria participaci\u00f3n de un sujeto en la formaci\u00f3n de la realidad cl\u00e1sica objetiva. Nuestra intenci\u00f3n es dejar claro el presupuesto cient\u00edfico-filos\u00f3fico de la neurolog\u00eda cu\u00e1ntica: las propiedades de los objetos cl\u00e1sicos no existen a\u00fan en la indefinici\u00f3n del estado cu\u00e1ntico.<\/p>\n

\"I<\/p>\n

Sistemas f\u00edsicos en superposici\u00f3n \u00a0<\/strong><\/p>\n

En f\u00edsica cu\u00e1ntica es posible definir cu\u00e1nticamente un sistema en una superposici\u00f3n de estados. Esto es imposible en f\u00edsica cl\u00e1sica, pues no es de sentido com\u00fan afirmar que objetivamente un cuerpo ocupa dos posiciones simult\u00e1neamente o que va a dos velocidades en un mismo tiempo.<\/p>\n

Sin embargo, en f\u00edsica cu\u00e1ntica posici\u00f3n y velocidad no son a\u00fan elementos de realidad. Posici\u00f3n y velocidad tienen que emerger de la indefinici\u00f3n cu\u00e1ntica. Por eso es sostenible racionalmente suponer que un sistema cu\u00e1ntico se halla en una superposici\u00f3n de estados. Esto no quiere decir \u2013como se tender\u00eda a pensar desde la ladera cl\u00e1sica\u2013 que sus elementos de realidad est\u00e9n objetivamente multievaluados. No hay a\u00fan elementos de realidad cl\u00e1sicos y por eso es posible definir el estado cu\u00e1ntico general como una superposici\u00f3n coherente de m\u00faltiples estados.<\/p>\n

La superposici\u00f3n coherente de estados cu\u00e1nticos no significa que el sistema cu\u00e1ntico est\u00e9 simult\u00e1neamente en todos los estados con todos los posibles elementos de realidad, pues a\u00fan no han emergido. Las propiedades del mundo cu\u00e1ntico son bien distintas. Si un sistema puede estar en un estado cu\u00e1ntico A y en un estado cu\u00e1ntico B, entonces tambi\u00e9n es posible que se halle en un estado cu\u00e1ntico m\u00e1s general formado por la superposici\u00f3n coherente de los estados cu\u00e1nticos A y B. Y esto no quiere decir que se halla en A y en B, porque no es posible gozar de tal objetividad hasta que se ha concluido un proceso de medida. Entonces, es mejor pensar que si tras un proceso de medida un sistema puede encontrarse en alguno de un conjunto de los estados posibles, tambi\u00e9n es posible que antes de la medida se halle en un estado de superposici\u00f3n coherente de estos estados posibles. Esto es as\u00ed gracias a una propiedad sin analog\u00eda cl\u00e1sica denominada coherencia cu\u00e1ntica.<\/p>\n

La coherencia cu\u00e1ntica hace posible que un sistema participe de todos los estados cu\u00e1nticos posibles en un estado general de indefinici\u00f3n ontol\u00f3gica en sentido cl\u00e1sico. Desde la ladera cl\u00e1sica dir\u00edamos que todav\u00eda no es y al mismo tiempo lo es todo. Evidentemente esto no es asumible por la l\u00f3gica cl\u00e1sica. Pero desde la ladera cu\u00e1ntica las cosas no se ven como elementos de realidad cl\u00e1sica. Hay una dispersi\u00f3n ontol\u00f3gica. No existe un dise\u00f1o cl\u00e1sico. El sistema cu\u00e1ntico participa coherentemente de todas las formas posibles. No es una mezcla definida de posibilidades. Es todo lo que su ontolog\u00eda le permite ser coherentemente. No es por tanto una indefinici\u00f3n absoluta sino que posee una estructura cuya coherencia cu\u00e1ntica estabiliza una arquitectura imposible en el r\u00e9gimen cl\u00e1sico. Entonces, si esto es as\u00ed de veras, \u00bfpor qu\u00e9 no observamos sistemas f\u00edsicos en una superposici\u00f3n de estados cu\u00e1nticos?<\/p>\n

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La emergencia del estado cl\u00e1sico concreto \u00a0 <\/strong><\/p>\n

La coherencia cu\u00e1ntica es una propiedad que se diluye f\u00e1cilmente en el r\u00e9gimen macrosc\u00f3pico muy r\u00e1pidamente. La dispersi\u00f3n de la coherencia cu\u00e1ntica en el macrocosmos se denomina proceso de decoherencia, es decir, el debilitamiento de la arquitectura de los sistemas cu\u00e1nticos. As\u00ed como al debilitarse su arquitectura un edificio llega a perder su estructura y se transforma en una mezcla de restos apenas indiferenciable, en el proceso de decoherencia el sistema f\u00edsico pierde su arquitectura cu\u00e1ntica y se estructura cl\u00e1sicamente.<\/p>\n

El proceso de decoherencia desencadena la emergencia del estado cl\u00e1sico con sus elementos de realidad caracter\u00edsticos en cualquier experiencia com\u00fan. Se trata de una manera de entender la transici\u00f3n desde lo cu\u00e1ntico a lo cl\u00e1sico. Los sistemas cu\u00e1nticos pierden su coherencia cu\u00e1ntica y se tornan cl\u00e1sicos a todos los efectos pr\u00e1cticos. Decimos que el sistema ya es observable con la objetividad presupuesta por la f\u00edsica cl\u00e1sica.<\/p>\n

En ocasiones se dice que se hace imprescindible un observador para desencadenar el proceso de decoherencia. Y en muchas ocasiones se postula que el observador ha de ser un sujeto consciente. Mantener esta idea supondr\u00eda reducir a la m\u00ednima expresi\u00f3n la objetividad de la ciencia y de la naturaleza misma. Ser\u00eda el sujeto consciente quien har\u00eda observable el mundo que, por s\u00ed mismo, permanecer\u00eda operativo en un estado de indefinici\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n

Nosotros preferimos entender la decoherencia como un proceso m\u00e1s del mundo f\u00edsico que opera con objetividad. A nuestro entender el observador, ya sea un sujeto consciente o un instrumento de medida, es un objeto macrosc\u00f3pico. Al medir o al observar se produce un acoplamiento entre lo cl\u00e1sico (sujeto observador o aparato de medida) y lo cu\u00e1ntico (sistema en superposici\u00f3n coherente de estados). Este acoplamiento genera un canal cu\u00e1ntico-cl\u00e1sico que diluye en el macrocosmos la coherencia cu\u00e1ntica previamente concentrada en el sistema cu\u00e1ntico.<\/p>\n

La decoherencia puede entenderse como un proceso objetivo que resulta de acoplar lo cu\u00e1ntico (microsc\u00f3pico) con lo cl\u00e1sico (macrosc\u00f3pico). De este modo lo cl\u00e1sico-macrosc\u00f3pico emerge de lo cu\u00e1ntico-microsc\u00f3pico sin necesidad de un sujeto, sino por un acoplamiento cu\u00e1ntico-cl\u00e1sico que diluye la coherencia cu\u00e1ntica hasta hacerla inoperativa en el gran mundo. Por este motivo no se pueden observar los estados de superposici\u00f3n. Los observadores conscientes son sistemas macrosc\u00f3picos que inevitablemente desencadenan r\u00e1pidamente el proceso de decoherencia y fuerzan a los sistemas cu\u00e1nticos a manifestarse en un estado concreto bien definido por sus elementos de realidad.<\/p>\n

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Coherencia cu\u00e1ntica en el macrocosmos <\/strong><\/p>\n

Parece imposible que nosotros lleguemos a experimentar en conciencia las ex\u00f3ticas propiedades que dan raz\u00f3n de ser al mundo cu\u00e1ntico. Nuestra naturaleza macrosc\u00f3pica debilitar\u00eda la coherencia cu\u00e1ntica de los sistemas microsc\u00f3picos y forzar\u00eda que la arquitectura cu\u00e1ntica se manifestara como una estructura cl\u00e1sica. Seguramente esta limitaci\u00f3n genera en nuestro mundo tanta indiferencia cultural por lo cu\u00e1ntico. Si no podemos ser plenamente conscientes de lo cu\u00e1ntico cuesta creer su realidad, m\u00e1s a\u00fan al ser tan distinta a la de nuestro entorno macrosc\u00f3pico de confort. Sin embargo, merecer\u00eda la pena el esfuerzo pensar si es posible prolongar el mundo cu\u00e1ntico hasta el nivel macrosc\u00f3pico.<\/p>\n

La sombra de la f\u00edsica cu\u00e1ntica es alargada. Hemos advertido que lo cu\u00e1ntico pierde su coherencia cuando se acopla con lo macrosc\u00f3pico. Pero no siempre es as\u00ed. Es posible que un sistema cu\u00e1ntico crezca org\u00e1nicamente manteniendo a salvo su coherencia. Estos casos se conocen como fen\u00f3menos de macrocoherencia cu\u00e1ntica. Son fen\u00f3menos macrosc\u00f3picos que mantienen su coherencia cu\u00e1ntica a pesar de estar formado por un n\u00famero grande de part\u00edculas. \u00bfC\u00f3mo es esto posible?<\/p>\n

Los fen\u00f3menos de macrocoherencia cu\u00e1ntica son posibles porque la coherencia cu\u00e1ntica no tiene en principio limitaciones. El proceso de decoherencia trunca su crecimiento si se abren canales de acoplamiento cu\u00e1ntico-cl\u00e1sico entre el sistema cu\u00e1ntico y el entorno cl\u00e1sico. Pero la coherencia cu\u00e1ntica puede acoplar org\u00e1nicamente un sistema convenientemente resguardado del entorno no coherente. Cuando los canales de acoplamiento quedan bajo el control del experimentador los sistemas f\u00edsicos pueden mostrar sus propiedades cu\u00e1nticas en el nivel macrosc\u00f3pico.<\/p>\n

Algunos de los fen\u00f3menos f\u00edsicos de macrocoherencia cu\u00e1ntica m\u00e1s paradigm\u00e1ticos son los condensados Bose-Einstein, los superconductores, los superfluidos, los acoplamientos Josephson… Todos estos fen\u00f3menos mantienen su macrocoherencia cu\u00e1ntica a muy bajas temperaturas. Algunos condensados de Bos\u00e9-Einstein se forman a tan solo un nanokelvin por encima del cero absoluto. El helio muestra su superfluidad por debajo de cuatro kelvin. Existen superconductores a temperaturas mucho m\u00e1s altas, pero todav\u00eda algo inferiores a la temperatura ambiente.<\/p>\n

La temperatura es un inconveniente para el crecimiento de la coherencia cu\u00e1ntica. Resulta que al subir la temperatura decrece la longitud de onda asociada a las part\u00edculas y pierden capacidad de alcance para entrar org\u00e1nicamente en coherencia cu\u00e1ntica. La temperatura favorece el ruido t\u00e9rmico y el acoplamiento del sistema cu\u00e1ntico con los grados de libertad macrosc\u00f3picos, que termina diluyendo la coherencia cu\u00e1ntica hasta que el sistema adquiere propiedades cl\u00e1sicas. Sin embargo, con la suficiente protecci\u00f3n es posible ir aumentando la temperatura manteniendo a refugio la coherencia cu\u00e1ntica. Lamentablemente, no son pocas las dificultades para mantener vivas las propiedades cu\u00e1nticas a temperatura ambiente.<\/p>\n

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El problema de la conciencia en la neurolog\u00eda cl\u00e1sica <\/strong><\/p>\n

Si asumimos que la conciencia se beneficia de las propiedades cu\u00e1nticas es necesario explicar c\u00f3mo puede hacerlo si se trata de un fen\u00f3meno que se manifiesta a altas temperaturas. Esto ha sido un punto delicado a la hora de pensar en una hipot\u00e9tica neurolog\u00eda cu\u00e1ntica que ha generado sesudos debates entre partidarios y detractores. A estos \u00faltimos les cuesta pensar en la posibilidad de una biolog\u00eda cu\u00e1ntica en el cerebro. Prefieren mantenerse en un marco explicativo cl\u00e1sico que entienda la conciencia como el resultado de la actividad el\u00e9ctrica y el acoplamiento bioqu\u00edmico de neuronas en grandes redes neuronales que din\u00e1micamente se activan y crecen hasta desaparecer por todo el cerebro.<\/p>\n

Las modernas neurociencias mayoritariamente siguen esta l\u00ednea argumental: la unidad m\u00ednima de procesamiento de la informaci\u00f3n sensorial en el cerebro es la neurona, que es capaz de integrarse en grandes redes neuronales de cientos de miles de neuronas por todo el cerebro hasta producir la imagen consecuente un estado de conciencia. Las nuevas t\u00e9cnicas de neuroimagen han aportado valiosos registros experimentales de la din\u00e1mica de estas redes neuronales. Ahora bien, la neurolog\u00eda cl\u00e1sica a\u00fan est\u00e1 muy lejos de poder explicar c\u00f3mo surge la imagen de un estado consciente. Sabemos qu\u00e9 neuronas se activan ante el patr\u00f3n de luz reflejado por un \u00e1rbol, pero no hay explicaci\u00f3n de c\u00f3mo surge la imagen del \u00e1rbol en la conciencia. Pensamos que debe de haber un sistema de integraci\u00f3n de todos los elementos sensoriales que se integran en la imagen, pero no conocemos el modus operandi.<\/p>\n

La experiencia fenomenol\u00f3gica de un sujeto que es consciente de la realidad \u00e1rbol es unitaria. Esto quiere decir, que en la imagen del \u00e1rbol en la conciencia no es percibida como una acumulaci\u00f3n de patrones de luz, contrastes, intensidades, desfases, formas\u2026 La imagen del \u00e1rbol se presenta de manera integral. Somos conscientes del \u00e1rbol como si los elementos que integraran esta imagen hubieran perdido su identidad y solo percibi\u00e9ramos el todo y no la suma de las partes. \u00bfA qu\u00e9 se debe esta unidad perceptual de la conciencia?<\/p>\n

La respuesta que nos ofrecen las neurociencias es sencilla. El cerebro no es un ordenador que procesa cada bit de informaci\u00f3n que recibe. De toda la informaci\u00f3n f\u00edsica del medio solo un reducid\u00edsimo porcentaje es recogido sensorialmente por los biosensores y de toda esta informaci\u00f3n sensorial el cerebro ejecuta un fuerte cribado para finalmente operar con un nivel de informaci\u00f3n manejable, muy inferior a la disponible en el mundo f\u00edsico. Sin embargo, la imagen que se forma en la conciencia parece muy real, de alta definici\u00f3n dir\u00edamos. La neurolog\u00eda nos dice que el cerebro ha generado su propia realidad a partir de una cantidad de informaci\u00f3n mucho menor que la existente en el medio f\u00edsico. El cerebro alucina la realidad, es decir, produce im\u00e1genes de la realidad, y lo hace continuamente generando eso que experimentamos como flujo de la conciencia.<\/p>\n

Evolutivamente no hay ning\u00fan inter\u00e9s en descifrar la realidad en todo su detalle. Es m\u00e1s eficiente generar esa realidad a partir de una peque\u00f1a cantidad de informaci\u00f3n bien seleccionada. La evoluci\u00f3n fuerza a las especies a preparar gen\u00e9ticamente a sus individuos para enfrentarse al medio decidiendo si iniciar la lucha ante una presa o emprender la huida en presencia de un depredador. La decisi\u00f3n ha de ser r\u00e1pida. No importa tanto el detalle como la valoraci\u00f3n de una imagen que se presta r\u00e1pidamente en la conciencia a partir de una cantidad de informaci\u00f3n f\u00edsicamente relevante y ps\u00edquicamente manejable por las operaciones cerebrales.<\/p>\n

Este es el problema de la conciencia en neurolog\u00eda. No sabemos c\u00f3mo se forma la imagen y es dif\u00edcil solucionarlo si la neurolog\u00eda cl\u00e1sica sigue centr\u00e1ndose m\u00e1s en los constituyentes de la imagen que en la imagen en su conjunto como tal. Adem\u00e1s podr\u00edamos a\u00f1adir que el marco epistemol\u00f3gico de la neurolog\u00eda cl\u00e1sica es de marcado corte determinista, exclusivamente amparado por las leyes de la mec\u00e1nica cl\u00e1sica, muy especialmente del electromagnetismo cl\u00e1sico. Desde estos presupuestos epistemol\u00f3gicos es tambi\u00e9n muy dif\u00edcil explicar la sensaci\u00f3n de libertad ante una toma de decisi\u00f3n. Por eso en neurolog\u00eda cl\u00e1sica no faltan quienes defienden que la libertad es una ilusi\u00f3n y que todos estamos predestinados por la rectitud de las leyes cl\u00e1sicas.<\/p>\n

Pensamos que la idea de libertad es cuestionable desde un puro ejercicio intelectual, pero que la experiencia de libertad ante una toma de decisi\u00f3n deliberada es insoslayable. Ninguna persona vive siendo consciente de que carece totalmente de libertad y de que su vida es arrastrada por las leyes deterministas de un universo totalmente programado. M\u00e1s bien, lo com\u00fan es sentirse parcialmente libre ante la vida, sabiendo que no podemos volar pero que somos algo m\u00e1s que fragmentos de naturaleza que operan al dictado de leyes deterministas sin espacio para la libertad. El problema es que no hay explicaci\u00f3n posible para la libertad en neurolog\u00eda cl\u00e1sica.<\/p>\n

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En b\u00fasqueda de una neurolog\u00eda cu\u00e1ntica de la conciencia <\/strong><\/p>\n

Lo primero que conviene dejar claro acerca de la neurolog\u00eda cu\u00e1ntica es que no pone en duda las teor\u00edas explicativas de la neurolog\u00eda cl\u00e1sica. La neurolog\u00eda cu\u00e1ntica asume las ideas presentes en la neurolog\u00eda cl\u00e1sica y reconoce su validez epistemol\u00f3gica en su campo de acci\u00f3n a la hora de explicar el funcionamiento cl\u00e1sico del cerebro. Ahora bien, el objetivo de introducir la neurolog\u00eda cu\u00e1ntica es reforzar este valioso constructo explicativo de leyes cl\u00e1sicas y deterministas para abordar el denominado problema de la libertad: nadie quiere desprenderse de su realidad como sujeto libre, pero la libertad carece de explicaci\u00f3n cient\u00edfica.<\/p>\n

La raz\u00f3n para adentrarse en la creaci\u00f3n de una neurolog\u00eda cu\u00e1ntica no se limita al problema de la libertad. Existen otros motivos para pensar que el cerebro pudiera estar aprovech\u00e1ndose de las propiedades cu\u00e1nticas. Resulta que la mente animal no parece procesar la informaci\u00f3n como un ordenador. Es m\u00e1s, la mente animal parece fenomenol\u00f3gicamente que posee conciencia, mientras que un robot solo puede ejecutar operaciones programadas por su dise\u00f1ador. La idea de que el cerebro no funciona como un computador es tentadora para los partidarios de la neurolog\u00eda cu\u00e1ntica.<\/p>\n

Sabemos que la informaci\u00f3n se almacena en los ordenadores mediante un c\u00f3digo binario de ceros y unos. Cada unidad de informaci\u00f3n, el bit, puede estar en uno de los dos estados f\u00edsicos posibles (cero o uno). As\u00ed es posible codificar complejos programas inform\u00e1ticos que en el hardware adecuado pueden simular el comportamiento humano. Esto es lo que hacen los robots: son simuladores de comportamientos. Al igual que la simulaci\u00f3n de una guerra no produce da\u00f1os f\u00edsicos, la simulaci\u00f3n computarizada del comportamiento humano no genera conciencia.<\/p>\n

De acuerdo con la neurolog\u00eda cl\u00e1sica la informaci\u00f3n que procesan las neuronas en el cerebro est\u00e1 codificada en binario. Sin embargo, los propios neur\u00f3logos reconocen sus limitaciones para poder desentra\u00f1ar el lenguaje neuronal. No est\u00e1 claro c\u00f3mo procesan la informaci\u00f3n las neuronas. Parece un procesamiento demasiado eficiente para que se ejecute de manera cl\u00e1sica. Esta discrepancia entre la evidencia (procesamiento neuronal eficiente de la informaci\u00f3n) y la neurolog\u00eda cl\u00e1sica (no parece posible entender esta eficiencia mediante operaciones cl\u00e1sicas) ha motivado el inicio de nuevas tentativas epistemol\u00f3gicas.<\/p>\n

La neurolog\u00eda cu\u00e1ntica realiza una aproximaci\u00f3n a la mente en t\u00e9rminos de la moderna computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. A diferencia de la computaci\u00f3n cl\u00e1sica los ordenadores cu\u00e1nticos procesan la informaci\u00f3n mediante unidades de informaci\u00f3n que pueden estar en varios estados simult\u00e1neamente, es decir, en una superposici\u00f3n coherente de estados cu\u00e1nticos. Nos referimos a que estos nuevos ordenadores trabajan con bits cu\u00e1nticos o qubits. Pues bien, la neurolog\u00eda cu\u00e1ntica busca c\u00f3mo implementar este modo cu\u00e1ntico de procesamiento de la informaci\u00f3n en el nivel neuronal de un cerebro animal. Quiz\u00e1s la propuesta con mayor solidez hasta el momento sea la hip\u00f3tesis cu\u00e1ntica de Penrose y Hameroff <\/a>en las estructuras microtubulares del interior neuronal<\/p>\n

\"Wikipedia\"<\/a>
Penrose (Fuente: Wikipedia)<\/figcaption><\/figure>\n

La hip\u00f3tesis de Penrose-Hameroff sobre los microt\u00fabulos neuronales <\/strong><\/p>\n

A diferencia de la mayor\u00eda de c\u00e9lulas las neuronas no experimentan el proceso de divisi\u00f3n celular conocido como mitosis. En la mitosis desempe\u00f1an un papel crucial los microt\u00fabulos para escindir y desplazar el material gen\u00e9tico presente en el n\u00facleo de las neuronas. Sorprendentemente los microt\u00fabulos est\u00e1n presentes tambi\u00e9n en las neuronas a pesar de que estas c\u00e9lulas nerviosas no se dividen. De no contar con una funci\u00f3n importante para el funcionamiento del cerebro la evoluci\u00f3n hubiese extinguido los microt\u00fabulos neuronales. \u00bfPor qu\u00e9 hay microt\u00fabulos en las neuronas?<\/p>\n

Los microt\u00fabulos son estructuras tubulares huecas de unos 25 nan\u00f3metros de di\u00e1metro, tienen un grosor superficial de 10 nan\u00f3metros y una longitud variable que llega a alcanzar el mil\u00edmetro. Constitutivamente los micr\u00f3tubulos son uniones de d\u00edmeros de tubulina, un tipo de prote\u00ednas globulares de volumen nanom\u00e9trico. En principio las dimensiones de las tubulinas son aptas para albergar propiedades cu\u00e1nticas en los microt\u00fabulos que est\u00e9n suficientemente bien aislados del ruido t\u00e9rmico en el cerebro. Esta es la hip\u00f3tesis cu\u00e1ntica de Penrose-Hameroff: los microt\u00fabulos neuronales permiten la formaci\u00f3n de estados cu\u00e1nticos colectivos entre m\u00faltiples tubulinas.<\/p>\n

Las tubulinas son qubits biol\u00f3gicos. Cada d\u00edmero de tubulina puede presentarse en dos estados conformacionales diferentes en funci\u00f3n del desplazamiento (arriba o abajo) de una nube electr\u00f3nica. Si medimos el estado de las tubulinas, nos encontramos dos posibles estados como en los bits cl\u00e1sicos. Pero si asumimos que cada tubulina puede temporalmente hallarse en un estado cu\u00e1ntico, entonces es posible que su estado conformacional sea una superposici\u00f3n coherente de estado arriba y estado abajo. Es decir, ser\u00eda un qubit biol\u00f3gico, durante el tiempo de decoherencia que, una vez transcurrido, se transformar\u00eda en un bit cl\u00e1sico con elementos de realidad bien definidos: arriba o abajo.<\/p>\n

La hip\u00f3tesis de Penrose-Hameroff se basa en la interpretaci\u00f3n de las tubulinas como qubits que sirvan de unidad cu\u00e1ntica para el procesamiento de la informaci\u00f3n. Adem\u00e1s la hip\u00f3tesis contempla la posibilidad de un acoplamiento cu\u00e1ntico entre tubulinas. Hemos visto que existen sistemas f\u00edsicas en estados de macrocoherencia cu\u00e1ntica. Pues bien, la hip\u00f3tesis de Penrose-Hameroff plantea que existe un crecimiento org\u00e1nico de la coherencia cu\u00e1ntica por la tubulinas de los microt\u00fabulos. Debido a esta extensi\u00f3n de la coherencia cu\u00e1ntica, las tubulinas pierden su identidad cl\u00e1sica para formar agregados cu\u00e1nticos macrosc\u00f3picos constituidos por m\u00faltiples tubulinas en un solo estado cu\u00e1ntico colectivo. Durante el tiempo de decoherencia las tubulinas no son en sentido cl\u00e1sico sino que operan como parte indistinguible de una totalidad unitaria en coherencia cu\u00e1ntica. Gracias a este estado cu\u00e1ntico colectivo de las tubulinas se har\u00eda posible que el cerebro computara cu\u00e1nticamente la informaci\u00f3n.<\/p>\n

De acuerdo con la hip\u00f3tesis de Penrose-Hameroff la coherencia cu\u00e1ntica podr\u00eda mantener en un estado cu\u00e1ntico colectivo a todas las tubulinas de un microt\u00fabulo. Incluso se piensa que ser\u00eda factible que tubulinas de microt\u00fabulos distintos se acoplaran cu\u00e1nticamente. \u00bfQu\u00e9 implicaciones tiene esta hip\u00f3tesis neurol\u00f3gica cu\u00e1ntica para la conciencia?<\/p>\n

Durante el tiempo de decoherencia las tubulinas se hallar\u00edan en estados cu\u00e1nticos que servir\u00edan para procesar cu\u00e1nticamente con mayor eficiencia la informaci\u00f3n f\u00edsica. El tiempo de decoherencia ser\u00eda del orden de medio segundo. Transcurrido este tiempo las tubulinas perder\u00edan sus propiedades cu\u00e1nticas y se expresar\u00edan en un estado cl\u00e1sico arriba o abajo. Cada vez que se desencadena el proceso de decoherencia y los microt\u00fabulos se comportan cl\u00e1sicamente emerge un nuevo estado de conciencia. La conciencia en neurolog\u00eda cu\u00e1ntica es el producto emergente que resulta cada medio segundo aproximadamente, tras la conclusi\u00f3n de las operaciones cu\u00e1nticas en el cerebro. El estado de conciencia es algo observable y concreto, repleto de elementos de realidad propios de la descripci\u00f3n cl\u00e1sica. La neurolog\u00eda cu\u00e1ntica por tanto propone la existencia de procesos hol\u00edsticos en el cerebro, pero su explicaci\u00f3n de la conciencia se basa en la imagen unitaria que resulta del procesamiento en bloque de la informaci\u00f3n tras el proceso de decoherencia. Por eso dec\u00edamos que la neurolog\u00eda cu\u00e1ntica no refuta a la neurolog\u00eda cl\u00e1sica, la asume porque sabe que el estado de conciencia es finalmente cl\u00e1sico y la supera al implementar procesos hol\u00edsticos no deterministas que no anulan directamente la posibilidad de explicar cient\u00edficamente la libertad. Abundaremos un poco m\u00e1s en todo esto con la presentaci\u00f3n del modelo Bohm-Penrose-Hameroff (BPH).<\/p>\n

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El modelo Bohm-Penrose-Hameroff de la conciencia <\/strong><\/p>\n

Es posible describir el grado de coherencia en las tubulinas con el potencial cu\u00e1ntico propuesto por Bohm. En un instante dado, digamos a tiempo cero, las tubulinas est\u00e1n en un estado cl\u00e1sico formando una gran colecci\u00f3n de elementos individuales. Al tratarse de un estado cl\u00e1sico coincide con la formaci\u00f3n del estado consciente. En ese momento el sujeto es consciente de una imagen de la realidad. Su cerebro opera cl\u00e1sicamente y por tanto el potencial cu\u00e1ntico es nulo. No hay actividad cu\u00e1ntica.<\/p>\n

Lo que entendemos por conciencia no se reduce a un estado consciente sino a un flujo continuo de im\u00e1genes. Tras cada estado de conciencia ha de aparecer uno nuevo que actualice la imagen de la realidad. Seg\u00fan pasa el tiempo el potencial cu\u00e1ntico se eleva y se inicia la actividad cu\u00e1ntica en los microt\u00fabulos. En unas pocas cent\u00e9simas de segundo el potencial cu\u00e1ntico se intensifica lo suficiente para que las tubulinas formen agregados macrosc\u00f3picos cu\u00e1nticos. Pierden su identidad cl\u00e1sica y forman estados cu\u00e1nticos colectivos.<\/p>\n

Es decir, los microt\u00fabulos adquieren propiedades cu\u00e1nticas para procesar la informaci\u00f3n. Cuando la coherencia cu\u00e1ntica satura, el potencial cu\u00e1ntico se eleva hasta el m\u00e1ximo permitido por los l\u00edmites biol\u00f3gicos.<\/p>\n

Si los microt\u00fabulos se encuentran suficientemente aislados del ruido t\u00e9rmico y no hay intermediaci\u00f3n alguna, el potencial cu\u00e1ntico mantendr\u00eda a las tubulinas en el estado cu\u00e1ntico colectivo. El tiempo de decoherencia ser\u00eda largu\u00edsimo. Sin embargo necesitamos una intermediaci\u00f3n para generar el estado cl\u00e1sico que se corresponde con la imagen consciente de la realidad, lo que hemos llamado el estado de conciencia. Bohm propone la existencia de un superpotencial cu\u00e1ntico que induzca una transici\u00f3n ordenada desde lo cu\u00e1ntico indiferenciado a la definici\u00f3n de la concreci\u00f3n cl\u00e1sica.<\/p>\n

Evidentemente si fallaran los sistemas de aislamiento t\u00e9rmico de los microt\u00fabulos, r\u00e1pidamente las tubulinas quedar\u00edan acopladas con el caos t\u00e9rmico y r\u00e1pidamente se desencadenar\u00eda el proceso de decoherencia. Lamentablemente el elevado grado de desorden t\u00e9rmico deshar\u00eda el trabajo de procesamiento cu\u00e1ntico de la informaci\u00f3n hasta hacerlo inservible para producir la conciencia de una imagen ajustada a la realidad. Entonces, en un modelo de la conciencia propio de a neurolog\u00eda cu\u00e1ntica, ni los microt\u00fabulos pueden estar constantemente en coherencia cu\u00e1ntica, ni pueden perder bruscamente su coherencia por azar t\u00e9rmico. \u00bfQu\u00e9 alternativa existe?<\/p>\n

El modelo BPH ofrece un modo ordenado para proceder en la transici\u00f3n cu\u00e1ntico-cl\u00e1sica. Bohm propone la existencia del superpotencial cu\u00e1ntico y Penrose-Hameroff introducen un elemento biol\u00f3gico donde operar\u00eda el superpotencial de Bohm. Asociadas a los microt\u00fabulos existen unas prote\u00ednas que bien pudieran mediar en la reducci\u00f3n ordenada del estado cu\u00e1ntico. El trabajo de estas prote\u00ednas prote\u00ednas asociadas a microt\u00fabulos (MAP) guiado por el superpotencial cu\u00e1ntico podr\u00eda orquestar una reducci\u00f3n ordenada del estado cu\u00e1ntico.<\/p>\n

Mientras el cerebro opera procesando cu\u00e1nticamente la informaci\u00f3n las MAP se ubicar\u00edan estrat\u00e9gicamente en los nodos de la funci\u00f3n de onda para no perturbar la din\u00e1mica cu\u00e1ntica. Una vez que el grado de coherencia cu\u00e1ntica supera el umbral m\u00e1ximo entonces las MAP desempe\u00f1ar\u00edan un papel estrat\u00e9gico.<\/p>\n

A saber, las MAP inducir\u00edan ordenadamente la transici\u00f3n cu\u00e1ntico-cl\u00e1sica que concluyera con la emergencia de un estado de conciencia (una imagen) coherente con la informaci\u00f3n f\u00edsica procesada cu\u00e1nticamente. De esta manera se evitar\u00eda perder la elaboraci\u00f3n cu\u00e1ntica en el caos t\u00e9rmico, pues las MAP salvaguardar\u00edan una transici\u00f3n limpia, ordenada: una verdadera orquestaci\u00f3n de instrumentos cu\u00e1nticos y cl\u00e1sicos bien afinados que reprodujeran arm\u00f3nicamente la imagen de la realidad en la sinfon\u00eda de la conciencia.<\/p>\n

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Indicios experimentales de la verosimilitud de la neurolog\u00eda cu\u00e1ntica <\/strong><\/p>\n

A d\u00eda de hoy el modelo BPH no forma parte de la ciencia. Es un modelo heur\u00edstico, especulativo, que pretende explicar la conciencia carente de explicaci\u00f3n en el actual marco cient\u00edfico. No hay experimentos que hayan confirmado la presencia de propiedades cu\u00e1nticas en sistemas biol\u00f3gicos. Tan solo contamos con un pu\u00f1ado de indicios que aportan credibilidad a los modelos cu\u00e1nticos de la conciencia.<\/p>\n

En primer lugar, desde al \u00e1mbito puramente f\u00edsico, cada vez se realizan experimentos de macrocoherencia cu\u00e1ntica a temperaturas m\u00e1s pr\u00f3ximas a la del ambiente. Esto fundamental puesto que asumimos que las leyes f\u00edsicas condicionan todas las estructuras bi\u00f3gicas y las arquitecturas ps\u00edquicas.<\/p>\n

En biolog\u00eda han aparecido estudios muy interesantes acerca de la extra\u00f1a eficiencia termodin\u00e1mica en los procesos de trasducci\u00f3n energ\u00e9tica durante la fotos\u00edntesis. Algunos estudios apuntan a un procesamiento cu\u00e1ntico de la energ\u00eda solar en plantas y vegetales. Algo m\u00e1s controvertido, pero igualmente interesante es la posibilidad de que algunas aves migratorias se gu\u00edan en su peregrinaje a partir de unos microcristales magn\u00e9ticos existentes en sus picos. Estos cristales procesar\u00edan magn\u00e9ticamente la informaci\u00f3n y les permitir\u00eda completar sus viajes migratorios sin desnortarse.<\/p>\n

Por \u00faltimo, en neurolog\u00eda tambi\u00e9n existen indicios que hacen veros\u00edmil la idea de una neurolog\u00eda cu\u00e1ntica. Las modernas t\u00e9cnicas de neuroimagen nos muestran que el cerebro funciona m\u00e1s como un todo org\u00e1nico que como una simple acumulaci\u00f3n de procesamientos localizados. Todas las ideas propuestas por la neurolog\u00eda cu\u00e1ntica apuntan en esta l\u00ednea hol\u00edstica tan caracter\u00edstica de los sistemas que gozando de coherencia cu\u00e1ntica consiguen formar un todo org\u00e1nico sin posibilidad de diferenciar sus partes. Sin duda esta v\u00eda epistemol\u00f3gica es mejor para explicar la unidad y coherencia de la experiencia consciente.<\/p>\n

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Referencias: <\/strong><\/p>\n

BEJAR, M. (2008), \u201cConciencia, creatividad y libertad. Sobre la naturaleza creativa libre de la conciencia en la correspondencia entre David Bohm y Charles Biederman\u201d, en: Pensamiento, vol. 64, N\u00ba 241 (2008) 447-471.<\/p>\n

BEJAR, M. (2008), \u201cPhysics, Consciousness and Trascendence: The Physics of Roger Penrose and David Bohm as Regards a Scientific Explanation of the Human Mind Open to Reality\u201d, en: Pensamiento, vol. 64, N\u00ba 242 (2008) 715-739.<\/p>\n

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BEJAR, M. (2010), \u201cRaider of the Lost Time. On the Need of a New Metaphysics\u201d, en: Pensamiento, vol. 66, N\u00ba 249 (2010) 673-686.<\/p>\n

BEJAR, M. (2011), \u201cThe Quantum Mind: the Bohm-Penrose-Hameroff model for consciousness and free will: theoretical foundations and empiricla evidences\u201d, en: Pensamiento, vol. 67, N\u00ba 254 (2011) 661-674.<\/p>\n

BEJAR, M. (2013), \u201cEl lenguaje de las ciencias f\u00edsicas: aspectos formales, t\u00e9cnicos y filos\u00f3ficos de la f\u00edsica\u201d, en: Pensamiento, vol. 69, N\u00ba 261 (2013) 797-837.<\/p>\n

HILDNER, R. et al. (2013), \u201cQuantum Coherent Energy Transfer over Varying Pathways in single Light-Harvesting Complexes\u201d, en: Science, vol. 340, 1448-1451.<\/p>\n

Art\u00edculo elaborado por Manuel B\u00e9jar, Licenciado en Ciencias F\u00edsicas y Doctor en Filosof\u00eda, miembro de la C\u00e1tedra CTR de la Escuela T\u00e9cnica Superior de Ingenier\u00eda de la Universidad Comillas, Madrid.<\/em><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

(Por Manuel B\u00e9jar) La conciencia es un fen\u00f3meno constatado, pero tambi\u00e9n es un problema: no sabemos c\u00f3mo se produce. En la actualidad, no existe una explicaci\u00f3n neurol\u00f3gica de la conciencia. Pero la f\u00edsica ofrece una imagen del mundo que permite intuir una evoluci\u00f3n desde la materia hasta la emergencia de la vida consciente e inteligente. … Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":272,"featured_media":427,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"generate_page_header":"","footnotes":""},"categories":[121],"tags":[86,83,80,60],"class_list":["post-386","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-transhumanismo-y-posthumanismo","tag-conciencia","tag-determinismo","tag-libertad","tag-mente"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/386","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/272"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=386"}],"version-history":[{"count":16,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/386\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":527,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/386\/revisions\/527"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/427"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=386"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=386"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=386"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}