Atualizado na segunda-feira, 1 de julho, às 9:25 da manhã ET.
NOVA YORK - A idéia de que a consciência surge de fenômenos da mecânica quântica no cérebro é intrigante, mas carece de evidências, dizem os cientistas.
O físico Roger Penrose, da Universidade de Oxford, e o anestesiologista Stuart Hameroff, da Universidade do Arizona, propõem que o cérebro atue como um computador quântico - uma máquina computacional que utiliza fenômenos mecânicos quânticos (como a capacidade das partículas estarem em movimento). dois locais ao mesmo tempo) para realizar cálculos complexos. No cérebro, as fibras dentro dos neurônios podem formar as unidades básicas da computação quântica, explicou Penrose e Hameroff no Congresso Internacional Global Future 2045, uma conferência futurista realizada entre os dias 15 e 16 de junho.
A idéia é atraente, porque a neurociência, até o momento, não tem uma explicação satisfatória para a consciência - o estado de ser autoconsciente e de ter experiências e pensamentos sensoriais. Mas muitos cientistas são céticos, citando a falta de evidências experimentais para a idéia.
O modelo OR OR
Penrose e Hameroff desenvolveram suas idéias de forma independente, mas colaboraram no início dos anos 90 para desenvolver o que chamam de modelo de redução objetiva orquestrada (OR OR).
O trabalho de Penrose se baseia em uma interpretação do teorema da incompletude do matemático Kurt Godel, que afirma que certos resultados não podem ser provados por um algoritmo de computador. Penrose argumenta que os matemáticos humanos são capazes de provar os chamados resultados "improváveis por Godel" e, portanto, os cérebros humanos não podem ser descritos como computadores típicos. Em vez disso, ele diz, para alcançar essas habilidades mais altas, os processos cerebrais devem confiar na mecânica quântica.
Mas a teoria de Penrose não explicou como essa computação quântica ocorreu dentro dos cérebros reais, apenas que o fenômeno seria necessário para resolver certas equações matemáticas. Hameroff leu o trabalho de Penrose e sugeriu pequenas estruturas fibrosas que dão às células seu suporte estrutural - conhecido como microtúbulos - podem ser capazes de realizar cálculos quânticos.
Microtúbulos são constituídos por unidades da proteína tubulina, que contém regiões onde os elétrons estão girando muito próximos um do outro. Hameroff propôs que esses elétrons pudessem se tornar "emaranhados quânticos", um estado no qual duas partículas retêm uma conexão e uma ação executada em uma afeta a outra, mesmo quando as duas são separadas por uma distância.
No modelo Orch OR, as probabilidades matemáticas que descrevem os estados quânticos desses elétrons emaranhados nos microtúbulos tornam-se instáveis no espaço-tempo. Essas probabilidades matemáticas são chamadas de funções de onda e, nesse cenário, entram em colapso, passando de um estado de probabilidade para uma realidade específica. Nesse estado, os microtúbulos em um neurônio podem ser ligados aos de outros neurônios por meio de conexões elétricas conhecidas como junções de gap. Essas junções permitiriam que os elétrons "entrassem em túnel" para outras regiões do cérebro, resultando em ondas de atividade neural que são percebidas como experiência consciente.
"Penrose tinha um mecanismo para a consciência e eu tinha uma estrutura", disse Hameroff ao LiveScience.
Problemas com o modelo
Por mais interessante que pareça, o modelo Orch OR não foi testado experimentalmente e muitos cientistas o rejeitam.
Os computadores quânticos - computadores que tiram vantagem dos efeitos da mecânica quântica para obter cálculos extremamente rápidos - foram teorizados, mas apenas um (construído pela empresa D-Wave) está disponível comercialmente e se é um computador quântico verdadeiro é debatido. Esses computadores seriam extremamente sensíveis a perturbações em um sistema, que os cientistas chamam de "ruído". Para minimizar o ruído, é importante isolar o sistema e mantê-lo muito frio (porque o calor faz com que as partículas acelerem e gerem ruído).
Construir computadores quânticos é desafiador, mesmo sob condições cuidadosamente controladas. "Isso mostra uma imagem desolada da computação quântica dentro do cérebro quente e úmido", escreveram Christof Koch e Klaus Hepp, da Universidade de Zurique, na Suíça, em um ensaio publicado em 2006 na revista Nature.
Outro problema com o modelo tem a ver com as escalas de tempo envolvidas na computação quântica. O físico do MIT Max Tegmark fez cálculos dos efeitos quânticos no cérebro, descobrindo que os estados quânticos no cérebro duram muito pouco tempo para levar a um processamento cerebral significativo. Tegmark chamou o modelo Orch OR de vago, dizendo que os únicos números que ele viu para modelos mais concretos estão muito distantes.
"Muitas pessoas parecem sentir que a consciência é um mistério e a mecânica quântica é um mistério, então elas devem estar relacionadas", disse Tegmark à LiveScience.
O modelo Orch OR também recebe críticas de neurocientistas. O modelo sustenta que flutuações quânticas dentro de microtúbulos produzem consciência. Mas os microtúbulos também são encontrados nas células vegetais, disse o neurocientista teórico Bernard Baars, CEO da Sociedade sem fins lucrativos Society for Mind-Brain Sciences em Falls Church, Virgínia, que acrescentou que "as plantas, até onde sabemos, não são conscientes".
Essas críticas não descartam a consciência quântica em princípio, mas sem evidências experimentais, muitos cientistas permanecem não convencidos.
"Se alguém apresentar apenas um único experimento", para demonstrar a consciência quântica, Baars disse: "Vou abandonar todo o meu ceticismo".
Nota do editor: Este artigo foi atualizado em 27 de junho de 2013 para alterar a declaração de que "nenhum computador quântico ... foi realizado". A empresa D-Wave afirma ter criado um, embora alguns tenham questionado se ele realmente funciona como um computador quântico.
Adendo: (1 de julho de 2013)
Em resposta às críticas do modelo Orch OR citadas neste artigo, Stuart Hameroff oferece várias evidências. Em resposta à objeção de que o cérebro é muito quente para cálculos quânticos, Hameroff cita um estudo de 2013 liderado por Anirban Bandyopadhyay no Instituto Nacional de Ciências dos Materiais (NIMS) em Tsukuba, Japão, que descobriu que “os microtúbulos se tornam essencialmente condutores quânticos quando estimulados em frequências ressonantes específicas ”, afirmou Hameroff.
Em resposta à crítica de que os microtúbulos também são encontrados nas células vegetais (inconscientes), Hameroff disse que as plantas têm apenas um pequeno número de microtúbulos, provavelmente muito poucos para atingir o limiar necessário para a consciência. Mas ele também observou que Gregory Engel, da Universidade de Chicago e colegas, observaram efeitos quânticos na fotossíntese das plantas. "Se um tomate ou rutabaga pode utilizar coerência quântica em temperaturas quentes, por que nossos cérebros não podem?" Hameroff disse.
Em resposta a objeções gerais à falta de evidências de sua teoria, Hameroff citou um estudo de 2013 liderado por Rod Eckenhoff, da Universidade da Pensilvânia, que sugere que os anestésicos - que param apenas a atividade cerebral consciente - agem através de microtúbulos.
Esses estudos dão algum suporte ao modelo OR OR. Mas, como em todas as hipóteses científicas, o modelo deve acumular evidências significativas para obter ampla aceitação entre a comunidade científica.
