Целый ряд работ показывает странную способность нейронов испускать, поглощать — и проводить фотоны. Какую же роль играет эта способность в работе нашего мозга? Не являются ли они источником того, что каждый из нас привык называть кратким словом — «я»?
Свет в мозгу: Нейро-оптоволокно
Скелет клетки: окрашенные микротрубочки под микроскопом

В последние годы растет число свидетельств тому, что фотоны играют важную роль в некоторых базовых процессах функционирования клетки. Обычно эти исследования проводят, изолировав живую ткань от внешних источников излучения, и наблюдая за происходящим. Они и показывают: подавляющее большинство клеток, если не все, излучают фотоны.

Высказываются гипотезы о том, что фотоны эти клетки могут использовать для коммуникаций. На этот счет имеются вполне достоверные свидетельства — по крайней мере, для некоторых бактерий, клеток растений и почек животных. Показано подобное и для нейронов головного мозга крыс. В начале 2010 г. было показано, что у тех же крыс спинномозговые нейроны способны проводить свет, как оптоволокно. Возникает закономерный вопрос: не используют ли нервные клетки свет, как еще один способ коммуникаций, помимо обычных импульсов? Может, это просто побочный продукт? Тот факт, что нейроны испускают фотоны, еще не означает, что они способны их «получать» и обрабатывать.

И вот недавно иранские ученые во главе с Вахидом Салари (Vahid Salari) высказали крайне интересную гипотезу о том, какую роль играют фотоны в работе мозга. Они начинают с замечания о том, что вообще множество нейронов содержат биомолекулы, несущие светочувствительные компоненты — скажем, порфириновые, пиридиновые, флавиновые кольца, ароматические аминокислоты. Основные «энергостанции» клетки, митохондрии, содержат несколько эффективно поглощающих фотоны липидных хромофоров. Фотоны способны поглощать и другие клеточные структуры — мембраны, жидкости и так далее, иначе клетки были б совершенно прозрачны. С учетом этого, ученые замечают, что было бы странным, если б фотоны НЕ оказывали никакого влияния на жизнь клетки.

По мнению ученых, в клетке может существовать механизм улавливания и передачи фотонов в нужные ее участки. «Оптоволокном» в этом случае выступает система белков-микротрубочек, формирующих внутренний «скелет» клетки, который обеспечивает не только динамику ее формы, но и создает «транспортные магистрали», вдоль которых по необходимости перемещаются различные органеллы клетки.

Фотоны, попавшие в такую микротрубочку нейрона в одной ее части, могут передаваться дальше, неся с собой определенный сигнал и позволяя нейрону координировать свою активность с нейронами в других частях мозга. По крайней мере, такая система работала бы эффективнее, чем обычная для электронов передача мембранной разницы потенциалов — та передает сигнал недостаточно быстро для подобной задачи. А между тем синхронизация активности нейронов в удаленных частях мозга действительно существует, и объяснить ее иначе пока не удается.

К слову, иранские ученые — далеко не первые, кто предположил некую особую роль, которую могут играть микротрубочки в работе мозга. Еще 15 лет назад знаменитый Роджер Пенроуз (Roger Penrose) — мы как-то раскрывали и другие его идеи относительно черных дыр («Без горизонта») и множественности миров («Циклическая Вселенная») — так вот, Пенроуз высказал довольно спорное мнение о том, что сознание есть продукт квантовомеханических процессов, протекающих в нейронах головного мозга.

По его мнению (гипотеза называется «квантовое сознание»), явления классической физики неспособны породить всю сложность человеческого мышления, и в нем обязательно должны играть значительную роль квантовомеханические процессы и явления. И в качестве поля, на котором эти процессы развиваются, Пенроуз как раз назвал микротрубочки нервных клеток. Отсюда легко сделать следующий шаг и решить, что именно квантовомеханическое поведение фотонов в микротрубочках — источник нашего сознания. Но мы, пожалуй, остережемся от таких неполитичных заявлений.

По публикации Physics arXiv Blog