Tendencias Científicas
A pesar de los grandes avances en neurociencia, todavía hay preguntas fundamentales sin respuesta sobre el cerebro, incluyendo el origen de la experiencia subjetiva y la consciencia.
Según investigadores de la Universidad de Calgary, en Canadá, algunas respuestas sobre estas cuestiones podrían depender de nuevos mecanismos físicos, tal como explican en un artículo publicado en Arxiv.
Parten de la base de que, desde hace 100 años, se conoce que en el cerebro hay biofotones, es decir, fotones de origen biológico que no son el resultado de los productos de una reacción enzimática específica. La longitud de onda de estos biofotones es de entre 200 y 1.300 nanómetros, por lo que una gran parte de su espectro corresponde a la franja visible por el ojo humano.
Lo que han hecho estos investigadores es explorar si las neuronas utilizan la comunicación fotónica para intercambiar información, además de las conocidas señales electroquímicas. Las neuronas se comunican entre sí a través de los pequeños espacios entre ellas, en un proceso conocido como transmisión sináptica basada en señales electroquímicas.
La comunicación fotónica entre neuronas, todavía hipotética para la ciencia, abre una nueva dimensión a los mecanismos cerebrales que permiten alumbrar la experiencia subjetiva y la consciencia, mecanismos que son desconocidos en gran parte todavía.
Según esta nueva investigación, los axones cubiertos de mielina podrían servir como guías de ondas fotónicas transmisoras de información entre neuronas. Se ha comprobado esta posibilidad mediante la modelización de la transmisión de luz a través de estos axones cubiertos de mielina.
El axón es una prolongación de las neuronas especializadas en conducir el impulso nervioso desde el cuerpo celular o soma hacia otra célula. La mielina es una estructura multilaminar formada por las membranas plasmáticas que rodean los axones. Forma una capa gruesa alrededor de los axones neuronales que permite la transmisión de los impulsos nerviosos a distancias relativamente largas gracias a su efecto aislante.
La información con luz es factible
En la modelización de estos axones, los investigadores realizaron diferentes cálculos sobre cómo se comportaría la luz en el proceso de transmisión de información mediante biofotones y concluyeron que la conducción de la luz a través de axones cubiertos de mielina es factible.
Comprobaron que axones de dos milímetros de largo, la longitud media de los axones del cerebro, pueden transmitir entre un 46% y un 96% de los biofotones que reciben. Asimismo, han calculado el volumen de datos que se podrían transmitir por este sistema.
Señalan que, si el cerebro de una rata genera un fotón por neurona y minuto, teniendo en cuenta que hay diez elevado a once neuronas en el cerebro humano, puede concluirse que el cerebro humano podría producir más de 1.000 millones de biofotones por segundo.
Para los investigadores, este volumen es más que suficiente para facilitar la transmisión de un gran número de bits conteniendo información, e incluso para permitir la creación de una enorme cantidad de entrelazamientos cuánticos.
Estos entrelazamientos cuánticos permitirían la conexión instantánea entre neuronas, aunque estén físicamente separadas entre sí y sin ningún canal físico de comunicación entre ellas, de una forma mucho más rápida que los canales electroquímicos de comunicación entre neuronas conocidos hasta ahora.
Los investigadores advierten que estos cálculos son aproximados y que poseen numerosas incertidumbres, ya que todavía no se conocen las propiedades ópticas de la mielina porque nadie las ha medido.
También advierten que los biofotones pueden propagarse en cualquier dirección, lo que arroja más incertidumbre sobre su hipotética capacidad para transmitir información en la dirección adecuada.
Según investigadores de la Universidad de Calgary, en Canadá, algunas respuestas sobre estas cuestiones podrían depender de nuevos mecanismos físicos, tal como explican en un artículo publicado en Arxiv.
Parten de la base de que, desde hace 100 años, se conoce que en el cerebro hay biofotones, es decir, fotones de origen biológico que no son el resultado de los productos de una reacción enzimática específica. La longitud de onda de estos biofotones es de entre 200 y 1.300 nanómetros, por lo que una gran parte de su espectro corresponde a la franja visible por el ojo humano.
Lo que han hecho estos investigadores es explorar si las neuronas utilizan la comunicación fotónica para intercambiar información, además de las conocidas señales electroquímicas. Las neuronas se comunican entre sí a través de los pequeños espacios entre ellas, en un proceso conocido como transmisión sináptica basada en señales electroquímicas.
La comunicación fotónica entre neuronas, todavía hipotética para la ciencia, abre una nueva dimensión a los mecanismos cerebrales que permiten alumbrar la experiencia subjetiva y la consciencia, mecanismos que son desconocidos en gran parte todavía.
Según esta nueva investigación, los axones cubiertos de mielina podrían servir como guías de ondas fotónicas transmisoras de información entre neuronas. Se ha comprobado esta posibilidad mediante la modelización de la transmisión de luz a través de estos axones cubiertos de mielina.
El axón es una prolongación de las neuronas especializadas en conducir el impulso nervioso desde el cuerpo celular o soma hacia otra célula. La mielina es una estructura multilaminar formada por las membranas plasmáticas que rodean los axones. Forma una capa gruesa alrededor de los axones neuronales que permite la transmisión de los impulsos nerviosos a distancias relativamente largas gracias a su efecto aislante.
La información con luz es factible
En la modelización de estos axones, los investigadores realizaron diferentes cálculos sobre cómo se comportaría la luz en el proceso de transmisión de información mediante biofotones y concluyeron que la conducción de la luz a través de axones cubiertos de mielina es factible.
Comprobaron que axones de dos milímetros de largo, la longitud media de los axones del cerebro, pueden transmitir entre un 46% y un 96% de los biofotones que reciben. Asimismo, han calculado el volumen de datos que se podrían transmitir por este sistema.
Señalan que, si el cerebro de una rata genera un fotón por neurona y minuto, teniendo en cuenta que hay diez elevado a once neuronas en el cerebro humano, puede concluirse que el cerebro humano podría producir más de 1.000 millones de biofotones por segundo.
Para los investigadores, este volumen es más que suficiente para facilitar la transmisión de un gran número de bits conteniendo información, e incluso para permitir la creación de una enorme cantidad de entrelazamientos cuánticos.
Estos entrelazamientos cuánticos permitirían la conexión instantánea entre neuronas, aunque estén físicamente separadas entre sí y sin ningún canal físico de comunicación entre ellas, de una forma mucho más rápida que los canales electroquímicos de comunicación entre neuronas conocidos hasta ahora.
Los investigadores advierten que estos cálculos son aproximados y que poseen numerosas incertidumbres, ya que todavía no se conocen las propiedades ópticas de la mielina porque nadie las ha medido.
También advierten que los biofotones pueden propagarse en cualquier dirección, lo que arroja más incertidumbre sobre su hipotética capacidad para transmitir información en la dirección adecuada.
Más preguntas que respuestas
De momento, esta investigación arroja más preguntas que respuestas, explican los investigadores. La primera es, si realmente existen, ¿para qué usa el cerebro estos canales ópticos de comunicación?
Estos autores sugieren que los biofotones cerebrales podrían estar asociados a procesos cuánticos relacionados con el origen de la consciencia, si bien advierten que la comunicación cuántica necesita algo más que los canales de comunicación óptica que ellos han descubierto en un modelo.
Además, aunque es posible que existan moléculas sensibles a la luz en el cerebro, no hay constancia de que realmente sea así, ni tampoco de que actúen como procesadores cuánticos. Para avanzar en esta línea de investigación, los científicos proponen analizar las propiedades ópticas del tejido cerebral mediante una serie de experimentos específicos.
Con este trabajo se abre un nuevo campo de investigación para la biología cuántica, la rama de la Biología que estudia procesos que tienen lugar en seres vivos y que se basan en efectos característicos de la mecánica cuántica, tales como la superposición de estados, la coherencia cuántica o el efecto túnel.
De momento, esta investigación arroja más preguntas que respuestas, explican los investigadores. La primera es, si realmente existen, ¿para qué usa el cerebro estos canales ópticos de comunicación?
Estos autores sugieren que los biofotones cerebrales podrían estar asociados a procesos cuánticos relacionados con el origen de la consciencia, si bien advierten que la comunicación cuántica necesita algo más que los canales de comunicación óptica que ellos han descubierto en un modelo.
Además, aunque es posible que existan moléculas sensibles a la luz en el cerebro, no hay constancia de que realmente sea así, ni tampoco de que actúen como procesadores cuánticos. Para avanzar en esta línea de investigación, los científicos proponen analizar las propiedades ópticas del tejido cerebral mediante una serie de experimentos específicos.
Con este trabajo se abre un nuevo campo de investigación para la biología cuántica, la rama de la Biología que estudia procesos que tienen lugar en seres vivos y que se basan en efectos característicos de la mecánica cuántica, tales como la superposición de estados, la coherencia cuántica o el efecto túnel.
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Los electrones abren un nuevo mundo a la física cuántica
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