Квантовое сознание Хамероффа и Пенроуза

Добрые люди прислали мне статью Хамероффа и Пенроуза, которая вошла в сборник статей Биофизика сознания: Основополагающий подход (Biophysics of Consciousness: A Foundational Approach). Я подумал, что это хороший повод, чтобы познакомиться чуть более детально с идеями Хамероффа и Пенроуза, о которых я знал только понаслышке.

Статья большая (более восьмидесяти страниц) и я ее только просмотрел. Моя цель заключалась в том, чтобы попытаться проследить логику авторов. В целом должен сказать, что предлагаемая теория ничуть не более сумасшедшая, чем остальные теории сознания.

Статья называется Сознание во Вселенной: Обновленный обзор теории Orch OR (Consciousness in the Universe: A Review of the Orch OR Theory) и состоит из семи разделов.

Используемые сокращения:

OR — Объективная редукция (Objective Reduction)
Orch OR — Оркестрованная объективная редукция (Orchestrated Objective Reduction)
DP — Diósi–Penrose (формализм объективной редукции)

1. Введение. Сознание во Вселенной

Рассматриваются три точки зрения на сознание.

  • Сознание возникло в ходе обычных физических процессов в результате биологической адаптации мозга и нервной системы. Таким образом сознание не является существенным (intrinsic) свойством вселенной. Наука в духе материализма, когда у сознания нет своей отчетливой роли.
  • Сознание является отдельным свойством, которое не контролируется законами физики. Дуализм или спиритуализм, когда сознание лежит вне науки.
  • Сознание появляется из физических событий, которые всегда существовали во вселенной как элементы некогнитивного протосознания. Таким образом сознание является существенным свойством вселенной. Является наукой, когда сознание находится на уровне фундаментальных законов, которые еще недостаточно известны.

Должно быть понятно, что Хамерофф и Пенроуз относят свою позицию к последнему случаю. Забегая вперед могу сказать, что сознание в статье понимается в духе квалиа и своей задачей авторы статьи видят в натурализации квалиа.

2. Сознание, вычисления и активность мозга

Вначале идет обычный список проблем при обсуждении сознания (неподдающаяся проблема и все такое), куда добавляется когнитивное поведение одноклеточных организмов, у которых явно нет синапсов.

Далее рассматривается общепринятный нейронный механизм: суммирование сигналов в дендритах и последующая передача возбуждения через аксон. Подчеркивается, что непонятно, на каком этапе в этом механизме возникает сознание.

Говорится, что возбуждение возникает в достаточно широком диапазоне мембранного потенциала. Таким образом интегрирование сигналов в дендритах играет бОльшую роль в работе нейрона, чем это предполагает модель Hodgkin–Huxley.

Раздел завершается цитатой Чарльза Шеррингтона (1957) о том, что в одноклеточных организмах нет нервов, но в данном случае их вполне может заменить цитоскелет.

3. Более тонкий масштаб нейрональной обработки информации

Рассматриваются микротрубочки. Раздел написан интересно и содержательно. Что такое микротрубочки, микротрубочки в нейронах, как микротрубочки могут перерабатывать информацию. Микротрубочки состоят из тубулина.

Особенно подчеркивается связь анастезии и диполей тубулина. Как оказалось, есть работы, где показано влияние анастетиков на тубулин и микротрубочки.

Цель раздела должна быть понятна — показать важность микротрубочек.

4. Квантовая физика и сознание

В разделе излагаются взгляды на квантовую теорию сознания. Предполагается, что в квантовом мире периодически происходят процессы объективной редукции (OR) и именно это является связью между квантовым и классическим мирами. Таким образом, расщепление вселенной при измерении квантовых состояний в рамках теории Пенроуза-Хамероффа не происходит.

В разделе также рассматриваются другие интепретации квантовой механики.

Объективная редукция (OR) с одной стороны связывается с квантовой гравитацией, с другой с сознанием. Таким образом, одновременно решаются две проблемы современности.

Orch OR является модификацией OR для объяснения того, что квантовым состояниям, отвечающих за сознание, удается в реальных условиях избежать декогеренции до достижения критического времени.

В разделе цитируются работы по квантовой биологии, где показывается, что в организме при обычных температурах в ряде процессов удается избежать декогеренции в течении достаточного времени.

Отмечу, что как в этом, так и в других разделах, Хамерофф и Пенроуз цитируют работы Anirban Bandyopadhyay.

Рассматривается концепция частот биения (beat frequencies). В этой концепции мегагерцовые частоты могут порождать частоты порядка 50 Гц. Таким образом можно объяснить как высокочастотные колебания приводят к частотам, которые ассоциируются с сознанием.

5. Оркестрованная объективная редукция Пенроуза-Хамероффа

Сознание — это квантовое вычисление, заканчивающее OR. Это может происходить в постсинаптических дендритах. Синаптические входы могут ‘оркестровать’ состояния тубулина. Этот процесс заканчивается объективной редукцией, которая в свою очередь вызывает возбуждение аксона.

В разделе более подробно рассматривается, как кубиты на основе тубулина связаны с моментами сознания в рамках Orch-OR. Предполагается, что квантовые состояния в микротрубочках одного нейрона запутаны с таковыми в других нейронах. Проводится аналогия с предположением Камилло Гольджи (1843-1926) о том, что клетки мозга образуют синцитий (syncytium). Это гипотеза в свое время была опровергнута Рамон-и-Кахаль (1852-1934), который показал, что мозг состоит из отдельных нейронов. В качестве поддержки гипотезы о запутанности квантовых состояний в разных нейронах используется гамма-ритм (gamma synchrony).

Обуждаются механизмы, которые позволяют квантовым состояниям, связанных с сознанием, избежать декогеренции.

Квантовое сознание и свобода воли. Рассматриваются эксперименты Либета и говорится, что небольшая разница во времени для квантовой механики не проблема.

Эволюция в рамках Orch-OR. Говорится, что состояния Orch-OR играют важную роль в эволюции живого. Происхождение жизни объясняется как объедение допаминоподобных молекул в мицеллу. Это привело к появлению другого уровня Orch-OR состояния. Чувства, возникающие в рамках Orch-OR состояний, играют важную роль в биологической эволюции.

Авторы альтернативных теорий сознания критиковали Orch-OR. Хамерофф и Пенроуз подробно разбирают критику конкурентов (я однако решил не углубляться в детали).

В 1998 году Хамерофф опубликовал 20 проверяемых следствий из теории Orch-OR. Ниже я перечислю только три из них, для которых новые экспериментальные результаты говорят в их пользу.

  • Действия психоактивных веществ, включая антидепрессанты, связаны с микротрубочками
  • Лекарства, стабилизирующие/охраняющие микротрубочки в нейронах будут полезны против болезни Альцгеймера.
  • Когерентные гигагерцовые возбужения будут найдены в микротрубочках.

Однако Хамерофф и Пенроуз во многих из двадцати утверждений ссылаются на работы Anirban Bandyopadhyay, говоря, что они подверждают утверждения, сделанные в 1998 году.

6. Обсуждение. Сознание во Вселенной

Отмечается похожесть теории Orch-OR со взгядами Альфреда Уайтхеда. Говорится, что Шимони (Shimony, 1993) и Стэпп (Stapp, 2007) уже отмечали совместимость взгядов Уайтхеда c современной квантовой механикой.

Одним из выводов теории Orch-OR может заключаться в том, что сознание во вселенной может быть найдено в других формах. Например в нейтроннах звездах может быть удастся найти ‘чила’, описанных в фантастических романах Роберта Форварда Яйцо Дракона и Звездотрясение.

Рассматривается антропный принцип и его решение в рамках эонов Пенроуза (циклическая космология).

7. Заключение

Говорится, что теория Orch-OR прошла испытание временем и что она успешно развивается.

На этом статья заканчиваются и ниже идут дополнительные материалы.

Квантовая теория сознания в Рунете

Перевод статьи Хамероффа на русский: Могут ли жизнь и сознание быть связанными с фундаментальной квантовой природой Вселенной?
http://www.frontier.net.ua/2010/07/mind-quantu/

Лоран Сакко. Квантовый компьютер в человеческом мозге?
http://ria.ru/studies/20140128/991770479.html

Идеолог квантового сознания обнаружил носители памяти
https://lenta.ru/articles/2012/03/23/tubes/

См. также

Science of Consciousness: Stuart Hameroff interview

Про эоны Пенроуза: Фундаментальная наука и фэнтези

Квантовое сознание и квантовая теология

Обсуждение

http://evgeniirudnyi.livejournal.com/119527.html


Comments are closed.