ذهن کوانتومی، قسمت سوم: فیزیولوژی عصبی آگاهی

سومین قسمت از مجموعه مقالات ذهن کوانتومی، به فیزیولوژی عصبی آگاهی اختصاص دارد که در آن ساختار فیزیولوژیکی مربوط به آگاهی را کمی دقیق تر بررسی خواهیم کرد. در این رویکرد، از اجتماع نورون ها آغاز کرده و به کوچکترین سطح، یعنی ریزرشته های درون یک نورون سفر خواهیم کرد. با دیپ لوک همراه باشید…

اجتماع نورون ها

سیستم ذهن می تواند در حالت های متفاوت هوشیاری، آگاهی و روانی قرار بگیرد. زنجیره ای از این حالت ها، یک مسیر را می سازد که جریان آگاهی نامیده می شود.  این حالت ها، پایداری های متفاوتی دارند. با حرکت از یک توصیف فیزیولوژیکی خالص به سوی یک توصیف شناختی یا فیزیولوژی عصبی آگاهی، این سوال پیش می آید: ارتباط فیزیولوژی با آگاهی چیست؟ حالت های مختلف ذهنی با فعالیت مجموعه های نورونی، یعنی مجموعه ای از چندین هزار نورون بهم پیوسته، ارتباط دارند. در واقع، هر حالت ذهنی را می توان با ارتباطات میان نورون های یک مجموعه ی خاص، مشخص کرد.

به منظور فعالیت پایدار یک مجموعه ی نورونی فعال، باید یک تعادل ظریف و دقیق بین ارتباطات مهاری و تحریکی میان نورون ها برقرار باشد (شکل بالا). اگر عمل انتقال نورون ها، کاملا یکنواخت باشد، یعنی افزایش ورودی، منجر به افزایش خروجی شود، این مجموعه های نورونی، به سختی، پایدار می شوند. اکثر مدل های آشنای مجموعه های نورونی، به شیوه ای فرمول بندی شده اند که عناصر خوش تعریف نظریه ی کوانتومی را نشان نمی دهند.

نورون و سیناپس

اگر کمی ذره بین خود را جلوتر ببریم و به اجرای مجموعه های نورونی، دقیق تر نگاه کنیم، به نورون ها و سیناپس ها می رسیم و با اینکار، اثرات کوانتومی، بیشتر خود را نشان می دهند. در واقع اکثر مجموعه های نورونی به صورت کلاسیکی توصیف می شوند، اما وقتی مقیاس ها کوچکتر می شود، مجبوریم از مکانیک کوانتومی برای توصیفمان استفاده کنیم.

نورون ها، سلول های ساختار عصبی هستند که وظیفه ی انتقال داده های عصبی را بر عهده دارند، در حالیکه سیناپس ها، حدواسط هایی هستند که از طریق آنها، سیگنال بین نورون ها، انتشار می یابد. سیناپس ها بر اساس نوع پیامی که منتقل می کنند به دو نوع الکتریکی و شیمیایی تقسیم می شوند.

در یک سیناپس الکتریکی، جریانی که به وسیله ی پتانسیل عمل در نورون پیش سیناپسی تولید می شود، مستقیما به درون نورون پس سیناپسی جریان می یابد. نورون پس سیناپسی به طور فیزیکی از طریق یک فاصله ی اتصالی به پایانه ی نورون پیش سیناپسی متصل است. در سیناپس شیمیایی، یک شکاف بین سلول های پیش و پس سیناپسی وجود دارد. در این مورد برای انتشار سیگنال، یک انتقال دهنده ی شیمیایی (نمک اسید گلوتامیک) در پایانه ی پیش سیناپسی، آزاد می شود. این فرآیند آزادسازی، برونرانی نامیده می شود. انتقال دهنده ی شیمیایی در طول شکاف سیناپسی، نفوذ می یابد و به پذیرنده ی غشای پس سیناپسی می چسبد که در نتیجه ی آن، یک کانال یونی باز می شود. انتقال شیمیایی، آهسته تر از انتقال الکتریکی عمل می کند.

در مدلی که توسط بک (فیزیکدان نظری اهل آلمان) و اکلس (متخصص علوم اعصاب اهل استرالیا) ارائه شد، ویژگی های مکانیکی کوانتومی برای توصیف جزییات فرایند برونرانی استفاده می شود. آنها نشان می دهند که فرآیندهای کوانتومی به برونرانی مرتبط بوده و از طرفی به شدت به حالت های آگاهی ارتباط دارند. این موضوع به طور مفصل تر در بخش های بعدی، بحث خواهد شد.

رویکرد دیگری توسط فلور توسعه داده شد که طبق آن، سیناپس های شیمیایی با نوع خاصی از پذیرنده ها موسوم به NMDA، دارای بیشترین اهمیت هستند. به طور خلاصه، فلور نشان می دهد که شکل پذیری خاص پذیرنده های  NMDA، شرط لازم برای ساخت اجتماع های نورونی پایدار حالت های ذهنی یا همان حالت های آگاهی است. به علاوه او ثابت می کند که تعدادی از مکانیسم هایی که به وسیله ی داروهای بیهوشی ایجاد می شود، در واقع، پذیرنده های NMDA را از کار می اندازند و در نتیجه منجر به کاهش آگاهی و هوشیاری می شوند. رویکرد فلور، فیزیکی و تقلیل گراست و مستقل از هر ایده ی خاص کوانتومی است.

ریز رشته

پایین ترین سطح فیزیولوژی عصبی آگاهی ، جاییکه فرآیندهای کوانتومی به طور مستقیم به آگاهی ارتباط می یابند، ساختار یک نورون است یعنی اسکلت سلولی آنها. این ساختار شامل شبکه های پروتئینی است که اساسا دو نوع هستند: ریزرشته ها و ریزلوله ها (شکل پایین، چپ) که اساسا برای فرآیندهای مختلف انتقال درون نورون، ضروری هستند. ریزلوله ها، پلیمرهای طولانی هستند که معمولا از ۱۳ دیمر توبولین آلفا و بتا در یک ساختار لوله ای (با قطر خارجی حدود ۲۵ نانومتر) شکل گرفته اند. (شکل پایین، راست)

همانطور که در قسمت های بعدی بیشتر بحث خواهد شد، فرض می شوذ که حالت های لوله به رویدادهای کوانتومی بستگی دارند و همدوسی کوانتومی میان لوله های متفاوت، امکان پذیر است. از طرفی در نظریه ی پنروز و هامروف، تقلیل حالت های همدوس لوله ها به اعمال بنیادی آگاهی ارتباط می یابد.

مطالعه تمام مقالات ذهن کوانتومی