Novo estudo sugere que o cérebro usa efeitos quânticos [vídeo]

• Um novo estudo dá algum respaldo à ideia proposta por Roger Penrose de efeitos quânticos nos microtúbulos do cérebro humano
• A hipótese original de Penrose afirmava que o cérebro usa efeitos quânticos nos microtúbulos, e que isso seria a origem da consciência
• Na época, essa ideia foi recebida por muitos como uma afirmação um tanto estranha
• O novo estudo mostra que Penrose pode ter estado certo ao menos em relação aos microtúbulos
• Isso não significa que toda a origem da consciência tenha sido comprovada; a explicação relacionada é apresentada em vídeo

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A hipótese dos microtúbulos de Penrose

• Roger Penrose propôs que o cérebro humano usa efeitos quânticos nos microtúbulos
• Essa hipótese inclui também a afirmação de que esses efeitos quânticos seriam a origem da consciência
• Na época, muitas pessoas consideraram essa afirmação um tanto estranha

Alcance respaldado pelo novo estudo

• O novo estudo trata a questão na direção de que Penrose estava certo ao menos sobre os microtúbulos
• No entanto, é difícil dizer que toda a origem da consciência tenha sido comprovada, e permanece a limitação de que isso vale “no que diz respeito aos microtúbulos”

Vídeo relacionado

• Video 3: link para um vídeo que aborda o novo estudo sobre o cérebro usar efeitos quânticos e a ideia de Penrose sobre os microtúbulos

[GN⁺]

Opiniões no Hacker News

• Este artigo parece, em sua maior parte, um trabalho de modelagem teórica em que as figuras são simulações, e as medições experimentais reais parecem ser só umas três em massa, feitas com um espectrofluorímetro
  A alegação é que a observação de que os microtúbulos apresentam rendimento quântico de fluorescência (QY) maior que o da tubulina pode ser explicada pela ideia da simulação, mas é difícil ver a explicação proposta pelos autores como a explicação mais simples para um conjunto tão pequeno de medições
  Só o fato de o fluoróforo ficar protegido no solvente em massa já pode alterar bastante o QY e o espectro. Eu já projetei reagentes repórteres fluorescentes biológicos no passado
• O artigo em si[0] está um pouco além da minha compreensão, mas este trecho[1] me fez rir
  “Ouvi várias vezes que era uma pena Penrose ter se deixado levar por aquele Hameroff maluco. Mas eu conheci tanto Penrose quanto Hameroff, e os dois são, claro, malucos, mas nenhum dos dois é burro”
  0: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcb.3c07936
  1: https://www.youtube.com/watch?v=R6G1D2UQ3gg&t=181s
  • O ponto importante nesse artigo não é o “quântico”, mas a alegação de que transmissão de dados por luz realmente existe dentro do sistema nervoso
    O artigo cita resultados de emissão ultrafraca de luz por neurônios[1], mas esse artigo está atrás do paywall da Elsevier
    Depois disso, o artigo toma como premissa a transmissão de dados por luz, supõe estruturas que guiam a luz como fibras ópticas e então chega à transmissão de dados “ultrarrápida”
    Seria necessário o comentário de alguém especialista em bioquímica. Não está nada claro o que é resultado real e o que é explicação gestual, mas certamente é algo testável. Pesquisas posteriores precisam sair da especulação e confirmar ou refutar isso
    [1] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S10111...
• Se o cérebro é um objeto físico afetado por todos os efeitos quânticos, a novidade não seria o cérebro não usar efeitos quânticos? Parece óbvio que usa
  • Palavras são usadas para recortar o mundo, e por isso têm significado
    Se aceitarmos que essas palavras se aplicam a tudo no universo, acabamos removendo seu significado, e essa não é a intenção
    Um foguete também é afetado por efeitos quânticos, mas seu comportamento pode ser modelado muito bem de forma clássica. Lendo com boa vontade, a ideia seria algo como “para modelar o comportamento operacional do cérebro, só a mecânica clássica não basta”
  • O fato de que a mecânica quântica é necessária para explicar fenômenos microscópicos da química e da biologia não é nem um pouco controverso
    A afirmação estranha é a de que organismos vivos 1) descobriram como preservar, em um ambiente de solução a 300 K, emaranhamento de longa distância e estados coerentes que até na computação quântica mal se tenta obter em vácuo frio, e 2) ao mesmo tempo acoplam isso seletivamente aos processos existentes de computação neuronal, já demonstrados experimentalmente como essenciais para o pensamento e a consciência
    Nos últimos 30 anos não houve evidência experimental substancial para sustentar isso, e no fim a afirmação fica próxima de “biologia é magia”. Por isso a maioria dos biofísicos e neurocientistas não leva isso a sério
  • “Efeitos quânticos” normalmente significa estados coerentes de superposição
    Em um ambiente quente e cheio de fótons como o cérebro, a superposição sofre decoerência praticamente de imediato, mesmo que não houvesse outros motivos. Portanto, não é plausível que efeitos quânticos tenham um papel computacional significativo no cérebro
  • Quando esse tipo de afirmação aparece, o que se quer dizer não é que efeitos quânticos são usados nas coisas comuns que átomos e moléculas fazem, mas que efeitos quânticos são usados no processo de “cognição”, abrindo espaço para acreditar que somos mais que máquinas biológicas e preservando propriedades mágicas como alma, consciência e livre-arbítrio
    Há resultados de que efeitos quânticos ajudam na fotossíntese, mas na biologia é extremamente raro que sejam usados de formas interessantes na cognição ou em outras áreas. Vejo a fotossíntese como um dos poucos exemplos documentados
    Apesar da popularidade, a ideia do cérebro quântico não mostrou evidências decisivas ao longo de décadas. Então, se essa afirmação for comprovada, seria de fato um resultado tremendamente novo
  • Talvez o título devesse ter sido “o cérebro usa efeitos quânticos de uma forma útil e controlável”
    Sabine explica bem isso no vídeo. Para usar efeitos quânticos em computação, são necessárias condições muito controladas, e se considerava que isso era impossível no cérebro
• Em linhas gerais, Penrose parece ver capacidades humanas como o raciocínio abdutivo como manifestamente não computáveis, refutando assim a ideia de que a mente se reduz a algoritmos
  Em seguida, ele propõe como aquilo que a mente faz poderia ter uma base física, mesmo não sendo uma máquina de computação pura
  • Não me convence nem um pouco. Se algo tem base física e é realizável, por definição não deveria ser computável?
  • A impressão que tive do vídeo da Sabine não foi essa
    O que seria não computável é a consciência em si, isto é, a experiência subjetiva, e a IA provavelmente nunca seria consciente
• Seria surpreendente se a evolução tivesse passado a aproveitar a mecânica quântica para funções? A evolução aproveitou todo o resto
  Há também uma teoria de que a mecânica quântica tem papel no olfato[1]
  [1] <https://en.wikipedia.org/wiki/Vibration_theory_of_olfaction>
  • Tenho bastante certeza de que alguns processos biológicos aproveitam certos processos de mecânica quântica
    A rigor, tudo na biologia acaba sendo explicado por química quântica e física, mas isso por si só não é muito interessante. O que parece ainda não ter sido encontrado é evidência concreta de que algum processo biológico aproveite emaranhamento
    Os exemplos que vi até agora ficam, em sua maioria, em torno de tunelamento e coerência. Há muita briga sobre o significado de “quântico”, mas a maior parte da controvérsia diz respeito ao comportamento de emaranhamento e colapso da função de onda. Tunelamento e coerência hoje já são fenômenos bastante comuns da mecânica quântica
    Não acho os vídeos de divulgação científica da Sabine sobre biologia especialmente perspicazes ou precisos
  • Não é nada surpreendente. Há evidências de efeitos quânticos no complexo coletor de luz da clorofila, que funciona em temperatura ambiente
    Parece ser um elemento central para guiar fótons de forma eficiente até o fotossistema
  • Na fotossíntese, eles têm um papel. Estou no celular agora, então não tenho as referências à mão, mas esse é um caso 100% verificado
  • O surpreendente seria se não fosse assim. Por que o processo evolutivo não exploraria mecanismos que envolvem efeitos quânticos?
• A falta de criatividade dos biólogos é sempre divertida
  Mais ou menos a cada 10 anos, prova-se que algum dogma sólido sobre sistemas biológicos estava errado, e parece que se repete o padrão de antes terem ridicularizado o físico, cientista da computação ou matemático que sugeriu aquilo pela primeira vez
• Sempre que Sir Roger fala, fico imaginando quanto ele guarda só para si. Ele é realmente uma joia
  • Provavelmente bastante coisa. Ele tem opiniões heterodoxas em vários temas
    Por exemplo, parece não acreditar na morte térmica do universo, e também tem teorias interessantes sobre ondas gravitacionais e afins
• Não sei por que linkaram para esse spam de blog em vez do artigo ou de uma matéria melhor
  Hossenfelder não tem credenciais em neurociência e muitas vezes é confiantemente imprecisa
• …mas isso não vale também para tudo que faz fotossíntese?
  • Plantas têm muita inteligência. Por exemplo, timidez de copa, crescer em direção à água, árvores avisando umas às outras que girafas estão comendo suas folhas, etc.
• Se o cérebro puder aproveitar efeitos quânticos para obter qualquer ganho de aptidão, por menor que seja, ele fará isso
  Mas o motivo pelo qual as pessoas parecem se interessar por esse tema é acharem que há uma ligação entre a natureza quântica do cérebro e a consciência. Esse argumento, no fim, não parece ir além de “efeitos quânticos parecem misteriosos, a consciência também parece misteriosa, portanto efeitos quânticos causam a consciência ou são a consciência”, e é bem fraco