Quantique

La conscience repose sur l’intrication quantique

Peut-être que le cerveau n'est pas "classique" après tout.

La plupart des neuroscientifiques pensent que le cerveau fonctionne de manière classique. Cependant, si les processus cérébraux reposent sur la mécanique quantique, cela pourrait expliquer pourquoi notre cerveau est si puissant. Une équipe de chercheurs a peut-être été témoin d’un enchevêtrement dans le cerveau, indiquant peut-être qu’une partie de notre activité cérébrale, et peut-être même de notre conscience, fonctionne à un niveau quantique.

Les superordinateurs peuvent nous battre aux échecs et effectuer plus de calculs par seconde que le cerveau humain. Mais il y a d’autres tâches que notre cerveau effectue régulièrement que les ordinateurs ne peuvent tout simplement pas égaler – interpréter des événements et des situations et utiliser l’imagination, la créativité et les compétences en résolution de problèmes. Nos cerveaux sont des ordinateurs étonnamment puissants, utilisant non seulement les neurones mais aussi les connexions entre les neurones pour traiter et interpréter les informations.

Et puis il y a la conscience, le point d’interrogation géant des neurosciences. Quelles sont les causes? Comment naît-il d’un amas confus de neurones et de synapses ? Après tout, ceux-ci peuvent être extrêmement complexes , mais nous parlons toujours d’un sac humide de molécules et d’impulsions électriques.


Certains scientifiques soupçonnent que les processus quantiques, y compris l’intrication, pourraient nous aider à expliquer l’énorme puissance du cerveau et sa capacité à générer de la conscience. Récemment, des scientifiques du Trinity College de Dublin, utilisant une technique pour tester la gravité quantique, ont suggéré que l’intrication pourrait être à l’œuvre dans notre cerveau. Si leurs résultats sont confirmés, ils pourraient être un grand pas vers la compréhension du fonctionnement de notre cerveau, y compris la conscience. 

Processus quantiques dans le cerveau

Étonnamment, nous avons vu des indices que des mécanismes quantiques sont à l’œuvre dans notre cerveau. Certains de ces mécanismes pourraient aider le cerveau à traiter le monde qui l’entoure grâce à des entrées sensorielles. Il existe également certains isotopes dans notre cerveau dont les spins modifient la façon dont notre corps et notre cerveau réagissent. Par exemple, le xénon avec un spin nucléaire de 1/2 peut avoir des propriétés anesthésiques , alors que le xénon sans spin ne le peut pas. Et divers isotopes de lithium avec des spins différents modifient le développement et la capacité parentale chez les rats.

Malgré ces découvertes intrigantes, le cerveau est largement supposé être un système classique. 

Si des processus quantiques sont à l’œuvre dans le cerveau, il serait difficile d’observer comment ils fonctionnent et ce qu’ils font. En effet, ne pas savoir exactement ce que l’on cherche rend les processus quantiques très difficiles à trouver. « Si le cerveau utilise le calcul quantique, alors ces opérateurs quantiques peuvent être différents des opérateurs connus des systèmes atomiques », a déclaré Christian Kerskens, chercheur en neurosciences à Trinity et l’un des auteurs de l’article, à Big Think. Alors, comment mesurer un système quantique inconnu, surtout quand nous n’avons aucun équipement pour mesurer les interactions mystérieuses et inconnues ?

Les leçons de la gravité quantique

La gravité quantique est un autre exemple en physique quantique où nous ne savons pas encore à quoi nous avons affaire.


Il existe deux grands domaines de la physique. Il y a la physique du minuscule monde microscopique – les atomes et les photons, les particules et les ondes qui interagissent et se comportent très différemment du monde que nous voyons autour de nous. Ensuite, il y a le domaine de la gravité, qui régit le mouvement des planètes et des étoiles et nous maintient les humains collés à la Terre. L’unification de ces domaines sous une théorie globale est l’endroit où la gravité quantique entre en jeu – cela aidera les scientifiques à comprendre les forces sous-jacentes qui régissent notre univers.

Étant donné que la gravité quantique et les processus quantiques dans le cerveau sont tous deux de grandes inconnues, les chercheurs de Trinity ont décidé d’utiliser la même méthode que d’autres scientifiques utilisent pour essayer de comprendre la gravité quantique. 

Prendre l’enchevêtrement à cœur

À l’aide d’une IRM capable de détecter l’intrication, les scientifiques ont cherché à savoir si les spins des protons dans le cerveau pouvaient interagir et s’emmêler par un intermédiaire inconnu. Semblable à la recherche sur la gravité quantique, l’objectif était de comprendre un système inconnu. « Le système inconnu peut interagir avec des systèmes connus comme les spins des protons [dans le cerveau] », a expliqué Kerskens. « Si le système inconnu peut arbitrer l’intrication avec le système connu, alors, il a été démontré, l’inconnu doit être quantique. » 

Les chercheurs ont scanné 40 sujets avec une IRM. Ensuite, ils ont observé ce qui se passait et ont corrélé l’activité avec le rythme cardiaque du patient. 

Le rythme cardiaque n’est pas seulement le mouvement d’un organe dans notre corps. Au contraire, le cœur, comme de nombreuses autres parties de notre corps, est engagé dans une communication bidirectionnelle avec le cerveau – les organes s’envoient tous les deux des signaux. Nous le voyons lorsque le cœur réagit à divers phénomènes tels que la douleur, l’attention et la motivation . De plus, le rythme cardiaque peut être lié à la mémoire à court terme et au vieillissement . 

Lorsque le cœur bat, il génère un signal appelé potentiel de battement de cœur, ou HEP. Avec chaque pic du HEP, les chercheurs ont vu un pic correspondant dans le signal RMN, qui correspond aux interactions entre les spins des protons. Ce signal pourrait être le résultat d’un enchevêtrement, et en être témoin pourrait indiquer qu’il y avait effectivement un intermédiaire non classique.  


« Le HEP est un événement électrophysiologique, comme les ondes alpha ou bêta », explique Kerskens. « Le HEP est lié à la conscience parce qu’il dépend de la conscience. » De même, le signal indiquant l’enchevêtrement n’était présent que pendant la prise de conscience, ce qui a été illustré lorsque deux sujets se sont endormis pendant l’IRM. Quand ils l’ont fait, ce signal s’est estompé et a disparu. 

Voir l’intrication dans le cerveau peut montrer que le cerveau n’est pas classique, comme on le pensait auparavant, mais plutôt un puissant système quantique. Si les résultats peuvent être confirmés, ils pourraient fournir une indication que le cerveau utilise des processus quantiques. Cela pourrait commencer à faire la lumière sur la façon dont notre cerveau effectue les calculs puissants qu’il effectue et sur la façon dont il gère la conscience. 



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