211service.com
Vai mūsu smadzenēs ir optiskie saziņas kanāli?
Šeit ir interesants jautājums: vai smadzenēs ir optiskie saziņas kanāli? Tas var būt radikāls ieteikums, taču ir vairāk nekā maz pierādījumu, lai uzskatītu, ka ir vērts to īstenot.
Daudzi organismi ražo gaismu, lai sazinātos, piesaistītu sev draugus utt. Pirms divdesmit gadiem biologi atklāja, ka žurku smadzenes noteiktos apstākļos ražo arī fotonus. Gaisma ir vāja un grūti pamanāma, taču neirozinātnieki bija pārsteigti, ka to vispār atrada.
Kopš tā laika pierādījumi ir pieauguši. Šķiet, ka tā sauktie biofotoni rodas dabiski smadzenēs un citur, sabrūkot noteiktām elektroniski ierosinātām molekulu sugām. Zīdītāju smadzenes ražo biofotonus ar viļņa garumu no 200 līdz 1300 nanometriem, citiem vārdiem sakot, no tuvās infrasarkanās līdz ultravioletajiem.
Ja smadzeņu šūnas dabiski ražo biofotonus, ir dabiski jautāt, vai daba ir izmantojusi šo procesu informācijas pārraidei. Lai tas notiktu, fotoni ir jāpārraida no vienas vietas uz otru, un tam ir nepieciešams sava veida viļņvads, piemēram, optiskā šķiedra. Tātad, kāda bioloģiskā struktūra varētu veikt šo funkciju?
Šodien mēs saņemam sava veida atbildi, pateicoties Parisa Zarkeshian darbam Kalgari Universitātē Kanādā un dažiem draugiem. Viņi ir pētījuši aksonu, nervu šūnu garo pavedienu daļu, optiskās īpašības un secināja, ka fotonu pārraide centimetru attālumā šķiet pilnīgi iespējama smadzenēs.
Darbs ir iepriekšējo eksperimentu un aksonu pētījumu apskats. Komanda vispirms pārskatīja pētījumu, kurā tika aprēķinātas mielinizēto aksonu optiskās īpašības, atrisinot Maksvela slavenos elektromagnētiskos vienādojumus trīs dimensijās, lai noteiktu šūnas optiskās īpašības.
Šis pētījums liecina, ka aksona ārējais pārklājums - tā mielīna apvalks - var darboties kā viļņvads biofotonu virzīšanai. Bet tas arī liecina, ka šo parādību var ietekmēt plašs faktoru klāsts, izkliedējot vai absorbējot gaismu.
Šie faktori ietver to, kā gaismas caurlaidību ietekmē aksona izliekumi, apvalka rādiusa izmaiņas, šķērsgriezumi, kas nav apļveida, un tā tālāk.
Zarkesjans un kolēģi secina, ka aksoni, kuru garums ir aptuveni 2 milimetri — aptuveni smadzeņu aksonu garumā, — var pārraidīt no 46 līdz 96 procentiem tajos nonākošo biofotonu. Ir vērts atzīmēt, ka fotoni var izplatīties abos virzienos: no aksona gala līdz aksona pauguram vai pretējā virzienā gar aksonu, viņi saka.
Komanda turpina aprēķināt datu pārraides ātrumu, ko tas ļauj. Biologi ir izmērījuši biofotonus, ko ražo žurku smadzenes, ar ātrumu viens fotons uz neironu minūtē. Lai gan tas neizklausās pēc daudziem, cilvēka smadzenēs ir 1011 neironi, kas liecina, ka tās varētu radīt vairāk nekā miljardu fotonu sekundē.
Šķiet, ka šis mehānisms ir pietiekams, lai atvieglotu liela skaita informācijas bitu pārsūtīšanu vai pat ļautu izveidot lielu daudzumu kvantu sapīšanās, saka Zarkeshian un co.
Protams, šajos aprēķinos ir daudz neskaidrību. Neviens nezina precīzas, piemēram, mielīna apvalku optiskās īpašības, jo tās nekad nav izmērītas.
Labākais veids, kā uzzināt vairāk, ir pārbaudīt smadzeņu audu optiskās pārraides īpašības. Zarkesjans un kolēģi ierosina vairākus vienkāršus eksperimentus, kas virzītu šo jomu uz priekšu. Viņi saka, ka viens veids ir izgaismot vienu plānas smadzeņu šķēles galu un otrā galā meklēt gaišos punktus, kas saistīti ar mielinizēto aksonu atvērtajiem galiem. Ir arī dažādas citas pieejas. To varētu uzņemties neirozinātnieks, kam ir laiks.
Tas viss norāda uz lielāku mīklu. Ja mūsu smadzenēm ir optiskie sakaru kanāli, kam tie paredzēti? Šis ir jautājums, kas ir gatavs spekulācijām ar zilām debesīm.
Viens no domu virzieniem ir balstīts uz faktu, ka fotoni ir labi kvantu informācijas nesēji. Daudzi cilvēki ir izvirzījuši teoriju, ka kvantu procesi var būt aiz dažiem noslēpumainākajiem smadzeņu procesiem, no kuriem ne mazāk svarīga ir pati apziņa. Zarkešjans un citi ir nepārprotami aizrāvušies ar šo ideju.
Bet tas nav nekas vairāk kā savvaļas spekulācijas. Kvantu komunikācijai ir nepieciešams ievērojami vairāk nekā optiskie sakaru kanāli. Jābūt arī mehānismiem, kas var kodēt, saņemt un apstrādāt kvantu informāciju. Iespējams, ka smadzenēs pastāv gaismas jutīgas molekulas, taču par to ir maz pierādījumu un vēl mazāk, ka tās kalpo kā kvantu procesori.
Tomēr šāda veida domāšana ir aizraujoša, un tā ir vērts turpināt pamatlīmeni. Ja daba rada biofotonus, evolūcija, iespējams, ir atradusi veidu, kā tos izmantot. Jautājums ir kā.
Atsauce: arxiv.org/abs/1708.08887 : Vai smadzenēs ir optiskie saziņas kanāli?