슈퍼컴퓨터는 체스에서 우리를 이길 수 있고 인간의 두뇌보다 초당 더 많은 계산을 수행할 수 있다. 그러나 우리의 두뇌가 일상적으로 수행하는 다른 작업은 컴퓨터가 따라올 수 없는 것이다. 즉, 사건과 상황을 해석하고 상상력, 창의성 및 문제 해결 기술을 사용하는 것이다. 우리의 두뇌는 정보를 처리하고 해석하기 위해 뉴런뿐만 아니라 뉴런 간의 연결을 사용하는 놀랍도록 강력한 컴퓨터이다.

그리고 신경과학의 거대한 물음표인 의식이 있다. 원인은 무엇일까? 그것은 뉴런과 시냅스의 뒤죽박죽 덩어리에서 어떻게 발생할까? 결국 이것들은 엄청나게 복잡할 수 있지만 우리는 여전히 분자와 전기 자극의 젖은 가방에 대해 이야기하고 있다.

일부 과학자들은 얽힘을 포함한 양자 프로세스가 뇌의 엄청난 힘과 의식을 생성하는 능력을 설명하는 데 도움이 될 수 있다고 의심한다. 최근 트리니티 칼리지 더블린(Trinity College Dublin)의 과학자들은 양자 중력을 테스트하는 기술을 사용하여 얽힘이 우리 뇌 내에서 작용할 수 있다고 제안했다. 결과가 확인되면 의식을 포함한 뇌가 어떻게 작동하는지 이해하는 데 큰 진전이 될 수 있다.

뇌의 양자 프로세스

놀랍게도 우리는 양자 메커니즘이 우리 뇌에서 작동하고 있다는 몇 가지 힌트를 보았다. 이러한 메커니즘 중 일부는 뇌가 감각 입력을 통해 주변 세계를 처리하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 우리 뇌에는 스핀이 우리 몸과 뇌가 반응하는 방식을 바꾸는 특정 동위원소가 있다. 예를 들어 핵 스핀이 1/2인 크세논은 마취 특성을 가질 수 있지만 스핀이 없는 크세논은 마취 특성을 가질 수 없다. 그리고 스핀이 다른 다양한 리튬 동위 원소는 쥐의 발달과 양육 능력을 변화시킨다.

이러한 흥미로운 발견에도 불구하고 뇌는 대체로 고전적인 시스템으로 간주된다.

뇌에서 양자 프로세스가 작동하는 경우 양자 프로세스가 어떻게 작동하고 무엇을 하는지 관찰하기 어려울 것이다. 실제로 우리가 찾고 있는 것이 무엇인지 정확히 모르면 양자 프로세스를 찾기가 매우 어렵다. "두뇌가 양자 계산을 사용한다면, 그 양자 연산자는 원자 시스템에서 알려진 연산자와 다를 수 있다."고 트리니티의 신경과학 연구원이자 이 논문의 저자 중 한 명인 Christian Kerskens는 Big Think에 말했다. 그렇다면 미지의 상호 작용을 측정할 수 있는 장비가 없을 때 미지의 양자 시스템을 어떻게 측정할 수 있을까?

양자 중력의 교훈

양자 중력은 우리가 무엇을 다루고 있는지 아직 알지 못하는 양자 물리학의 또 다른 예이다.

물리학에는 두 가지 주요 영역이 있다. 원자와 광자, 입자와 파동은 우리가 주변에서 보는 세상과는 매우 다르게 상호 작용하고 행동하는 아주 작은 미시적 세계의 물리학이 있다. 그런 다음 행성과 별의 움직임을 지배하고 우리 인간을 지구에 고정시키는 중력의 영역이 있다. 포괄적인 이론 하에서 이러한 영역을 통합하는 것은 양자 중력이 들어오는 곳이다. 이것은 과학자들이 우리 우주를 지배하는 근본적인 힘을 이해하는 데 도움이 될 것이다.

뇌의 양자 중력과 양자 프로세스는 모두 알려지지 않은 큰 것이기 때문에 트리니티의 연구원들은 다른 과학자들이 양자 중력을 이해하기 위해 사용하는 것과 동일한 방법을 사용하기로 결정했다.

얽힘을 마음에 품다

얽힘을 감지할 수 있는 MRI를 사용하여 과학자들은 뇌의 양성자 스핀이 알려지지 않은 매개체를 통해 상호 작용하고 얽힐 수 있는지 여부를 확인했다. 양자 중력에 대한 연구와 유사하게, 목표는 미지의 시스템을 이해하는 것이었다. "미지의 시스템은 [뇌 내의] 양성자 스핀과 같은 알려진 시스템과 상호 작용할 수 있다."라고 Kerskens는 설명했다. "미지의 시스템이 알려진 시스템에 대한 얽힘을 중재할 수 있다면 미지의 시스템은 양자여야 한다."

연구원들은 MRI로 40명의 피험자를 스캔했다. 그런 다음 그들은 무슨 일이 일어났는지 관찰하고 활동을 환자의 심장 박동과 연관시켰다.

심장 박동은 우리 몸의 기관의 움직임만이 아니다. 오히려 심장은 우리 몸의 다른 많은 부분과 마찬가지로 뇌와 양방향 의사소통을 하고 있다. 두 기관은 서로 신호를 보낸다. 우리는 심장이 고통, 주의, 동기 부여와 같은 다양한 현상에 반응할 때 이것을 본다. 또한 심장 박동은 단기 기억 및 노화와 관련이 있을 수 있다.

심장이 뛰면 심장 박동 전위(HEP)라는 신호가 생성된다. HEP의 각 피크에서 연구자들은 양성자 스핀 간의 상호 작용에 해당하는 NMR 신호의 해당 스파이크를 확인했다. 이 신호는 얽힘의 결과일 수 있으며 이를 목격하면 실제로 비고전적 중개자가 있음을 나타낼 수 있다.

"HEP는 알파파 또는 베타파와 같은 전기생리학적 현상이다."라고 Kerskens는 설명한다. "HEP는 인식에 의존하기 때문에 의식에 묶여 있다." 마찬가지로, 얽힘을 나타내는 신호는 의식이 있는 동안에만 나타났으며, 이는 두 명의 피험자가 MRI 동안 잠이 들었을 때 설명되었다. 그들이 그렇게 했을 때, 이 신호는 사라지고 사라졌다.

뇌의 얽힘을 보면 이전에 생각했던 것처럼 뇌가 고전적이지 않고 오히려 강력한 양자 시스템임을 알 수 있다. 결과가 확인되면 뇌가 양자 프로세스를 사용한다는 표시를 제공할 수 있다. 이것은 우리의 뇌가 강력한 계산을 수행하는 방법과 의식을 관리하는 방법에 대해 밝힐 수 있다.