Представление нейрона как квантовой системы

Где же в мозгу могут происходить квантовые процессы, влияющие на функционирование нейрона? Хаммерофф в своих работах указывает, что такое может идти в микротрубочках цитоскелета (клеточного остова) нейрона. Микротрубочки состоят из субъединиц – тубулинов. Тубулины – это молекулы, которые могут существовать по крайней мере, в двух состояниях (конформациях –  пространственных конфигурациях).

Для переключения из одного состояния в другое достаточно, чтобы единственный электрон «переехал» с места на место. Тубулины расположены по поверхности микротрубочки в узлах правильной решетки. Конфигурация каждого тубулина определяется конфигурацией его соседей. Обращаем внимание читателя, что именно так описывается классический клеточный автомат.

Предположение Гомерова сводится к тому, что микротрубочки играют важную роль в работе нейронов мозга. В них могут возникать последовательные перестройки конфигурации тубулинов, которые влияют на передачу сигналов между нейронами.

Идеи Пенроуза и Гомерова укладываются в общую картину следующим образом. Есть (косвенные) экспериментальные свидетельства, а также некие физические соображения в пользу того, что в микротрубочках тубулины могут образовывать большие когерентные квантовые системы, которые по аналогии клеточных автоматов, можно сравнить с обращениями основных трезвучий заданной тональности.

Другими словами, большая совокупность тубулинов может некоторое время жить «квантовой жизнью», а потом переходить в классическое состояние с помощью невычислимой процедуры OR. На языке музыкальной гармонии, эта невычислимая процедура, носит название «разрешение в тонику».  Вот этот переход и есть «момент сознания», или, как пишут авторы, используя терминологию английского философа А. Н. Уайтхеда (Alfred North Whitehead), «элементарный фактор чувственного опыта» («occasion of experience»). Поток таких событий и образует субъективно ощущаемый «поток сознания».

В этом месте, вызывающем у нас, помимо восторга, большие сомнения, сделаем отступление, дабы не допустить, редко кем читаемых, сносок. Погорячились, однако, англичане с «потоком сознания». Элементарный факт чувственного опыта происходит в рецепторе, тем, или иным способом, организующим «зеркало» отражения внешнего мира. Аналоговые сигналы картинок с нескольких зеркал становятся сообщениями на входе (дендритах) нейрона.

Можно без преувеличения сказать, что тубулиновая система микротрубочек нейрона – это классический клеточный автомат, изготовленный природой, и заключенный в описании тональности музыкальной гармонии (к обоснованию этого заявления мы вернёмся позже), где роль электрона квантовой системы проявленного мира берёт на себя знак альтерации, меняющий интервал структур пространства (не проявленного мира). Квантово-оптические процессы в тубулинах нейрона тождественны изменениям структур лада кварто-квинтового цикла спирали ультратопологического пространства, и могут входить в состояние структурного резонанса. Такова точка зрения авторов.

Тубулиновая система клеточных автоматов в дендритах и аксоне, посредством гармонического согласования (ТСС), организует рефлексию, зеркало двойного отражения, которое становится «прозрачным» для сообщений когерентных (консонансных) квантовых систем с аналогичными, или подобными разрядными сетками (кристаллическими решётками). Такое состояние скорее можно назвать гармоническим тубулиновым резонансом, или «осознаванием», одномоментным узнаванием картинки (не всей Картины) внешнего мира. Это похоже на детскую головоломку «puzzle» (целостная картина разбита на фрагменты, из которых её нужно воссоздать), где тубулиновый резонанс аналогичен распознаванию одной фишки из общей «картины мира». Для процесса «сознания» необходима «эталонная картинка» сравнения, извлекаемая из памяти, до которой ещё далеко. Теперь, предоставим читателю право самому решать, какова дистанция до «потока сознания».

Что такое «большая совокупность»? Исходя из формулы Пенроуза, связывающей среднюю продолжительность «квантовой жизни» системы с ее «гравитационной энергией», и данных некоторых экспериментов в нейрофизиологии, среднее количество тубулинов, находящихся в сцепленном состоянии при реализации «момента сознания», оценивается в один миллиард. Для этого (тоже оценочно) с большим запасом хватает тысячи нейронов.

Более тонкий анализ приводит к модели «оркестрованной OR» (orchestrated OR), в которой участвуют еще и белки MAPs, связывающие микротрубочки друг с другом. Количество таких событий в мозгу человека может достигать сотен миллионов в секунду. В нервной системе червя, с его 302 нейронами и примерно тремя миллиардами тубулинов, «моментов сознания» будет не более двух в секунду – на большее нейронов не хватит. Признаемся, что в процессе анализа работы модели нейрона, предложенной Р.Пенроузом, у авторов возникли двойственные вопросы по смыслу «оркестрованной OR». Если принять этимологию термина «оркестровать», как уложение частотных характеристик всех участников гармонического процесса в ложе того или иного лада структур сектора кварто-квинтового цикла, то Пенроуз об этом молчит, а если это просто белки MAPs, то правы все англоязычные оппоненты нобелевского лауреата, обвиняющие его в примитивной подтасовке квантово-оптических процессов (при чём здесь оркестровка?) в факты электронной морфологии нейрона. А может быть не справился переводчик?

На рис. 10.1 показана схема строения нейрона и расположение микротрубочек. На рис. 10.2 и 10.3 проиллюстрирована (гипотетическая!) «анатомия» одного «момента сознания».

Рис. 10.1. Модель работы "клеточного автомата" в микротрубочке. Черные и белые "крючки" - тубулины в разных конформациях. Серые "крючки" - совокупность тубулинов, находящихся в квантовой когерентной суперпозиции. Этапы 2-6 показывают рост этой совокупности вплоть до момента объективной редукции (OR), после которой возникает новое классическое состояние автомата (7). Переход от 6 к 7 связывается с «моментом сознания».

Рис. 10.2. Схема центральной части нейрона. Показаны массивы параллельных микротрубочек, соединенных связанными с ними белками (MAPs). Рис. 10.3. Предполагаемая схема развития квантовой когерентности в микротрубочках. По достижении некоторого порога происходит «объективная редукция» OR, связываемая в концепции Пенроуза-Гомерова с «моментом сознательного опыта».

В оправдание перед оппонентами концепции квантовой когерентности и термина «оркестрованная OR», следует разъяснить сам процесс оркестровки. Доводилось ли читателю видеть оркестровую партитуру? Если нет, то разъяснение затрудняется из-за отсутствия аналогии и языка описания, если да, то вспомните ряды нотных станов партий разных инструментов, расположенных друг под другом, и строго синхронизированных тактовыми чертами. Согласитесь, эта завораживающая картина сродни тому, что мы видим на рис.10.1 и 10.3. Сходство усиливается тем, что и в партитуре оркестра и в микротубулинах нейрона мы, не зная ключа, не можем «услышать» симфонию сообщения. Мы, также, не можем исключить, что информация порождается как раз в процессе согласования «белых и чёрных шаров» в модели Пенроуза-Хаммероффа.

Не очень понятно? А почему должно быть сразу и все понятно, тем более, когда авторы вставляют целые фразы, используя, мало кому знакомый, язык музыкальной гармонии? У читателя может возникнуть сомнение в правомочности такого применения, несмотря на более сильное его положение относительно русского (ведь язык Природы – это язык Гармонии), наряду с не вызывающими сомнений латинизмами и американизмами языков, по определению менее сильных, чем русский. Когда мы научимся писать, читать и говорить на родном языке (опять рефлексия – двойное отражение), мы получим шанс не только «слушать», но и «слышать» других, а когда мы сможем говорить хотя бы на двух языках, непонятная речь перестанет вызывать в нас ненависть. Включайтесь в исследования, вырабатывайте свою точку зрения на процессы в нейронах. Напомним Вам судьбу «заурядного» скрипача, А. Эйнштейна, который «перевёл» с языка музыкальной гармонии на английский всего лишь один её принцип, но произвёл, тем самым, целый переворот в умах физиков и математиков своего времени.  Во всяком случае, запомните, что вам предложена квантово-волновая, а не электрохимическая теория работы нейронов. А это уже существенная подсказка, для того, чтобы понять реальный уровень адекватности «нейросетей» Природным построениям, а начальное знание идей построения квантового компьютера поможет связать квантовые эффекты известные физикам с квантово-волновой теорией функционирования нейронов. Будем помнить, что все это – механизмы управления.