Vědci nasadili terahertzové skenery, aby přišli na kloub původu vědomí
Vigilant Fox
Nová technologie se zaměřuje na mikrotubuly v mozku a hledá kvantové vibrace, které mizí během anestézie, při níž vědomí „není přítomno“…
Vědci se rozhodli na základě terahertzových vln prozkoumat aktivitu tzv. mikrotubulů v mozku – konkrétně sledovat „kvantový tep“ spojený s přítomností vědomí. Cílem tohoto nově se rozvíjejícího výzkumu je detekovat v těchto buněčných strukturách jemné kvantové vibrace pomocí neinvazivních skenerů.
Časopis Popular Mechanics tento výzkum nedávno podrobně popsal v článku, v němž zdůraznil, že terahertzové skenery by mohly umožnit sledovat v reálném čase kvantové procesy, které jsou základem vědomí.
Terahertzové (THz) vlny odpovídají vysokým frekvencím elektromagnetického spektra. Stejně jako milimetrové vlny používané v tělesných skenerech na letištích dokážou odhalit molekulární „otisky“ prostřednictvím jemných vibrací, aniž by docházelo k ionizujícímu poškození, jež způsobují rentgenové paprsky. Vědci doufají, že budou moci THz vlnám vystavit přímo mozek, aby v něm mohli studovat chování mikrotubulů – drobných proteinových trubiček, které tvoří vnitřní kostru buňky.
Jak uvádí zpráva, tyto struktury jsou ústředním pilířem Penrose-Hameroffovy mikrotubulové teorie vědomí, která říká, že tyto titěrné trubičky mohou fungovat jako kvantové počítače zajišťující přítomnost vědomí. Data ze studie Univerzity v Marylandu z roku 2024 ukázala, že stabilizace mikrotubulů u potkanů oddálila ztrátu vědomí v důsledku anestézie, což skutečně naznačuje možnou souvislost.
Zkoumání těchto jevů v živém mozku bylo pro vědce doposud velkou výzvou. Výzkumníky tedy napadlo nasadit terahertzové přístroje, které se již používají k pozorování molekulárních pohybů v preparovaných vzorcích tkání. Dalším krokem je jejich neinvazivní nasazení na živém, neporušeném mozku v okamžiku, kdy na něj začínají působit anestetika. Vědci se budou snažit zjistit, zda kvantové vibrace v mikrotubulech mizí pod vlivem anestézie a znovu se objevují s návratem vědomí.
„Pokud nadcházející studie prokáží, že terahertzové vlny dokážou spolehlivě detekovat tuto slabou molekulární aktivitu uvnitř fungujícího mozku, mohly by se tyto skenery stát prvním neinvazivním oknem do kvantového tepu vědomí,“ uvádí zpráva.
Odborníci k těmto výsledkům přistupují s obezřetností. Lea Gassabová, PhD, postdoktorandka na katedře biologie Univerzity ve Waterloo, uvedla: „Tyto experimenty jsou koncepčně vzrušující, protože se snaží propojit měřitelný fyzikální signál se tak zásadní změnou vnímání, jakou je anestézie. Aby však byly přesvědčivé, musí být reprodukovatelné, musí vyloučit triviální jevy, jako je zahřívání nebo rozptyl, a musí prokázat, že signál je skutečně spojen s nervovou funkcí a nejde pouze o vedlejší efekt. V tuto chvíli nabízejí zajímavé možnosti, ale než je bude možné považovat za důkaz, bude zapotřebí dalšího výzkumu.“
Gassabová ještě doplnila informace o samotných mikrotubulech: „Jsou zajímavé tím, že se jedná o vysoce uspořádané a dynamické polymery přítomné v celém neuronu. Nejsou jen strukturálními nosnými prvky, ale také se podílejí na transportu a signalizaci. K vytvoření mysli však nestačí jen úhledná trubička. Díky své mřížkovité geometrii jsou mikrotubuly atraktivní, co se týče studia kolektivních fyzikálních jevů, ale jednoznačné důkazy, jež by je spojovaly s kognicí či vědomím, zatím prostě neexistují. Mikrotubuly jsou vhodnými kandidáty pro zkoumání kvantových jevů v biologii, ale jakákoli jejich souvislost s chováním mozku zůstává hypotetická a je třeba k ní přistupovat s opatrností.“
Významnou překážku představuje vnitřní prostředí mozku, kde vládne tělesná teplota (kolem 37 °C) a kde je dosti rušno. Z těchto důvodů by v mozku mělo být obtížné udržet kvantovou koherenci. Kvantové počítače ke svému fungování obvykle vyžadují podmínky blížící se absolutní nule. Ze starších výpočtů fyzika z MIT Maxe Tegmarka vyplývá, že kvantové jevy by v mikrotubulech za přirozených biologických podmínek ztratily koherenci zhruba za 10⁻¹³ sekundy.
Gassabová přesto zdůraznila kvantovou povahu našich těl: „Musíme si uvědomit, že vše v mozku – proteiny, elektrony, ionty, částice – je již ze své podstaty kvantové. Skutečnou otázkou je, zda biologické struktury dokážou tyto jevy udržet dostatečně dlouho, aby nějak ovlivnily jejich funkci. Jenže příroda často překvapuje.“
V článku z února 2025, který v časopise Entropy publikovali Gassabová, Onur Pusuluk a mezinárodní tým dalších vědců, najdeme posouzení tří předních kvantových modelů vědomí, jimiž je teorie mikrotubulů, teorie elektromagnetických polí a koncepce Posnerových klastrů od Matthewa Fishera. Analýza využila jednoduché spinové modely k ověření jejich životaschopnosti v horkých a vlhkých podmínkách mozku. Posnerovy klastry se ukázaly jako slibní kandidáti, zatímco elektromagnetická pole by mohla pomoci vysvětlit synchronizovanou mozkovou aktivitu. Mikrotubuly se jevily jako spekulativnější.
Onur Pusuluk, PhD, odborný asistent na istanbulské Univerzitě Kadira Hase, zdůraznil potřebu pečlivého sladění teorie a experimentu: „Když vidíme nějaký pozoruhodný experimentální výsledek, je lákavé považovat ho za triumf nebo naopak selhání dané teorie. V první řadě bychom si však měli položit otázku, zda se jak experiment, tak teorie vůbec zabývají stejnou věcí.“
Fyzik Michael Pravica, PhD, z Nevadské univerzity v Las Vegas, nabídl alternativní pohled na paměť a vědomí: „Mozek je médium, vlny jsou zpráva a vědomí je vlnový vzor.“ Pravica spekuluje o holografických vzorech ukládání dat v nervových drahách a možných interakcích vlnových funkcí v průběhu anestézie.
Současné terahertzové skenery se osvědčily při zkoumání tenkých řezů tkáně. Pokud budoucí výzkum potvrdí, že dokážou spolehlivě zachytit tyto signály u živých subjektů, mohla by tato technologie vnést do neurovědy velký pokrok.
S pokračujícím výzkumem by mohly terahertzové skenery pomoci překlenout propast mezi kvantovou fyzikou a studiem vědomí a poskytnout nové poznatky o jedné z nejpalčivějších otázek vědy, která se týká původu lidského vědomí.
