Desde sus orígenes, en la época de Santiago Ramón y Cajal a principios del siglo XX, la neurociencia pretendía entender los mecanismos cerebrales humanos, únicamente desde la perspectiva de la física clásica, debiendo ser esta, en última instancia, suficiente para la explicación de todos los fenómenos descritos en psicología.
Santiago Ramón y Cajal. Madrid, España. Boceto de Pauline Leneveu basado en un original de 1930.
La suposición anterior se deriva de la idea de que el cerebro humano está compuesto enteramente, a nivel fundamental, por partículas, campos eléctricos y magnéticos (electromagnéticos) y que, por tanto, todos los mecanismos causales relevantes para la neurociencia podrían formularse únicamente en términos de las propiedades clásicas de esos elementos.
La teoría física actual (complementada con la mecánica cuántica) difiere de la física clásica en el importante asunto de cómo la consciencia de la persona entra en la estructura de los fenómenos empíricos. Los nuevos principios contradicen la idea anterior de que los procesos físicos locales por sí solos pueden explicar lo observado en neurociencia. [Stapp, 1993]
Los enfoques desde la mecánica cuántica también serían aplicables a la neurociencia, proporcionando a los neurocientíficos un marco conceptual complementario para describir los procesos neuronales y gliales. De hecho, debido a ciertas características estructurales de los microtúbulos (proteínas: MAPs y tubulinas alfa y beta) de las células nerviosas, neuronales y gliales, fundamentales para la función sináptica tripartita, la teoría cuántica, en principio, debería utilizarse para analizar la dinámica del cerebro humano. [Hameroff, 2014] [Araque, 2009]
Parece ser que la función sináptica es de naturaleza tripartita (compuesta por: neurona presináptica, neurona postsináptica y astrocito), según trabajos de Araque et. al. (CSIC), 2009:
«Durante decenios se supuso que la neuroglía desempeñaba una simple función de soporte de las neuronas. Nuevos hallazgos indican que las células de la glía intervienen de una manera activa en el procesamiento cerebral de la información.»
«Los astrocitos no solo responden a la actividad neuronal, también pueden enviar señales de comunicación (eléctricas y químicas) a las neuronas. En otras palabras, existe una comunicación entre neuronas y astrocitos.» [Araque, 2009]
Desde 2005, Freeman y Vitiello vienen describiendo diversos estados cerebrales estudiando observables neurológicamente relevantes, como pudieran ser las amplitudes de los campos eléctricos y magnéticos y la concentración de diversos neurotransmisores en determinadas zonas del encéfalo, obteniendo diversos resultados significativos en las densidades de energía espectral mediante electrocorticogramas (electroencefalografía mediante la colocación de electrodos directamente en la corteza cerebral); aunque los observables medidos no fueron cuánticos, los grupos de neuronas y células gliales estudiados pusieron de manifiesto unas distribuciones que seguieron ciertos patrones fractales (autosimilares) que bien pudieran estar relacionados con estados altamente coherentes (¿cuánticos?). [Freeman y Vitiello, 2005] [Vitiello, 2019]
Según Vitiello, la teoría cuántica de campos también podría proporcionar algunos elementos formales a partir de los cuales se pueda inferir una descripción clásica de la actividad cerebral. [Vitiello, 2019]
Parece ser que la teoría cuántica podría ayudar a comprender mejor determinados patrones propios de la consciencia humana (y animal) como son los que poseen una cierta apariencia de «aleatoriedad», pudiéndose explicarse mejor desde la mecánica cuántica, en la que el colapso (para conseguir un determinado resultado) conllevaría partir de un estado previo de superposición (de varios estados), alejándonos así de una pura falta de información o ignorancia.
El enfoque de Penrose y Hameroff también se centra en el colapso de un estado cuántico, pero con algunas diferencias significativas en las causas de determinan los diversos actos de la consciencia. [Penrose y Hameroff, 2014] – Ver también el apartado de Cuántica y consciencia. –
Cualquier discusión sobre el colapso o la reducción de un estado (por ejemplo, por medición) se refiere, al menos implícitamente, a los estados en superposición, ya que esos son los estados susceptibles de colapsarse (reducirse a un estado). En la medida en que los sistemas entrelazados permanecen en una superposición cuántica (coherente), mientras no se haya producido ninguna medición o influencia del entorno, el entrelazamiento cuántico siempre se debería considerar conjuntamente cuando se analiza una situación previa a la reducción (colapso) de un estado en superposición (de varios estados -pocos o muchos-) a un estado en particular.
La propuesta de Penrose y Hameroff excede el dominio de la teoría cuántica actual y, por el momento, es una propuesta algo especulativa. Sin embargo, ha iniciado importantes trabajos empíricos sobre la relación de ciertas sustancias en la funcionalidad de los microtúbulos neuro-gliales. A nivel conceptual, aún no se puede decir que exista un marco consistente en el que se puedan integrar los dominios físico y mental de la realidad desde el enfoque de Penrose. [Penrose y Hameroff, 2014]
Quizá, el mejor enfoque para un logro a corto plazo, al menos a escalas de tiempo razonables, pudiera ser el de la investigación de las características cuánticas mentales sin centrarse tanto en la actividad cerebral asociada. Así y todo, se han desarrollado varios enfoques que incluyen modelos para situaciones concretas cuyos resultados pudieran ser alentadores. Por otro lado, todavía está por definir en detalle una teoría razonable previa a los diversos enfoques (a modo de marco de referencia) que permira relacionar mejor las diferentes situaciones estudiadas. [Wigner, 1967] [Wang, 2013] [Wittek, 2014] [Yunger, 2019] [Zadeh-Haghighi, 2022]
Con respecto a la práctica científica, un aspecto prometedor sería la formación de una comunidad científica que exhiba un cierto atractivo para que las nuevas generaciones de neurocientíficos se puedan interesar en este campo.
