Зачем мозг вырабатывает фотоны света
Более 20 лет назад нейробиологи с удивлением обнаружили, что головной мозг млекопитающих генерирует слабо уловимый свет в виде фотонов длиной волны от 200 до 1300 нанометров в результате распада некоторых молекул. По прошествии времени учёные задались вопросом — используется ли свет для передачи информации или каким-либо образом участвует в мыслительном процессе? Благодаря работе Паризы Заркешян из Университета Калгари в Канаде сделаны первые попытки ответить на эти вопросы.
Чтобы фотоны участвовали передаче информации необходим канал связи, что-то вроде волновода или оптического волокна, для этого необходимо найти биологические структуры в мозге способные выполнять эти функции. Именно решением этой задачи и занялась команда во главе Паризы Заркешян. На роль волновода были рассмотрены аксоны — длинные нитевидные части нервных клеток. Изучив их оптические характеристики, путём решения известных электромагнитных уравнений Максвелла в трех измерениях для определения оптических свойств клетки, а также проанализировав данные предыдущих экспериментов других исследователей, учёные пришли к выводу, что на коротких сантиметровых расстояниях передача фотонов вполне возможна.
Внешнее покрытие аксона — его миелиновая оболочка — может выступать в качестве волновода для направления фотонов. Однако, из-за ряда факторов (изгибы, изменение радиуса, наличие поперечных сечений и т. п.) рассеивание и поглощение света нестабильно по всей длине, что приводит к потере от 4 до 54% фотонов. В человеческом мозге ежесекундно вырабатывается свыше миллиарда фотонов, что, по мнению учёных, должно компенсировать большие потери.
Паризы Заркешян считает, что: «Этот механизм, по-видимому, достаточен для облегчения передачи большого количества бит информации или даже для создания большого количества квантовых запутываний». Следующим этапом станет подробное изучение оптических свойств миелиновых оболочек, чтобы наконец дать ответ — существует ли в головном мозге оптические каналы связи, и если да, то для чего они нужны?
Предположение о возможном существовании квантовых запутываний подвели ряд исследователей к интригующей мысли о связи квантовых процессов (оговорка, если они всё-таки существуют в головном мозге) с наличием сознания у человека.
Источник: MIT Technology Review
