El eco cuántico del cerebro: ¿estamos entrelazados con nuestros pensamientos?

El entrelazamiento cuántico, la "acción fantasmal a distancia" que tanto intrigó a Einstein, podría no ser solo una rareza del microcosmos, sino que tendría un eco medible en los procesos cognitivos inconscientes mediante un aparente fenómeno “supercuántico”.

El enigma de la consciencia humana, esa capacidad íntima de experimentar el mundo y a nosotros mismos, ha fascinado a filósofos y científicos durante milenios.

La consciencia podría estar arraigada en un proceso cuántico

En las últimas décadas, una idea audaz ha comenzado a tomar forma en los márgenes de la neurociencia: ¿podrían los extraños y contraintuitivos principios de la mecánica cuántica, el reino de lo infinitamente pequeño, jugar un papel en los procesos que dan lugar a nuestros pensamientos y percepciones?

Dos estudios recientes, liderados por el investigador Álex Escolà-Gascón, de la Universidad Pontificia de Comillas (Madrid), y publicados ambos en la revista Computational and Structural Biotechnology Journal, se adentran en este territorio intrigante, proponiendo no solo que existe una conexión, sino también desarrollando herramientas novedosas para investigarla.

¿Entrelazamiento?

Para apreciar la magnitud de esta propuesta, es útil recordar uno de los fenómenos cuánticos más desconcertantes: el entrelazamiento. Imaginemos dos partículas subatómicas que, tras interactuar, quedan vinculadas de una manera tan profunda que comparten un mismo destino, sin importar la distancia que las separe.

Medir una propiedad en una de ellas (como su "giro" o “spin”) influye instantáneamente en la propiedad correspondiente de la otra, como si una comunicación invisible y más rápida que la luz las uniera. Albert Einstein, escéptico ante esta idea, la describió célebremente como "acción fantasmal a distancia". Aunque durante mucho tiempo se consideró una curiosidad del mundo subatómico, la pregunta que se plantea es si esta "acción fantasmal" podría tener ecos en el complejo funcionamiento del cerebro.

Cúbits y aprendizaje

En el primer estudio, Escolà-Gascón se propuso investigar si la información generada por cúbits (la unidad básica de la computación cuántica) entrelazados podría influir sutilmente en las decisiones cognitivas inconscientes, específicamente en el aprendizaje implícito. Para ello, diseñó un experimento ingenioso con participantes gemelos.

Utilizó dos configuraciones de circuitos cuánticos, los cuales fueron implementados en sistemas de computación cuántica reales y operativos de IBM, como el específicamente denominado 'IBM Brisbane', que representa la vanguardia en esta tecnología emergente. Una de estas configuraciones de circuito generaba información con cúbits entrelazados y la otra sin entrelazamiento. Esta información cuántica, en esencia patrones de "unos" y "ceros" (en estado de superposición cuántica) resultantes del colapso de los cúbits en estos avanzados sistemas, se utilizó para establecer las reglas de una tarea de aprendizaje.

¿Supercuánticos?

Los resultados fueron reveladores. El estudio descubrió que el entrelazamiento cuántico en la configuración de los estímulos predijo un 8.4% de la varianza en los aciertos y errores de los participantes. Cuando se consideraba el emparejamiento genético de los gemelos, esta cifra ascendía al 13.5%. Es decir, la presencia de entrelazamiento en la información subyacente a la tarea parecía mejorar, de forma medible, aunque sutil, la eficiencia del aprendizaje inconsciente.

Además, se observó que individuos con mayores niveles de BDNF (un biomarcador de neuroplasticidad cerebral) tendían a rendir mejor, y este efecto era más pronunciado en el grupo expuesto a la condición de entrelazamiento.

Para cuantificar esta posible influencia cuántica en un sistema clásico como el cerebro, Escolà-Gascón introdujo una herramienta estadística preliminar denominada "Coeficiente Q". Un hallazgo particularmente intrigante fue la obtención de un valor S de Bell de 2.9920 en el circuito entrelazado, un valor que supera los límites teóricos clásicos y los típicamente observados en experimentos cuánticos, abriendo una puerta a la especulación sobre fenómenos "supercuánticos", aunque el estudio no llega a conclusiones definitivas al respecto.

Herramienta mejorada

Si bien el primer estudio ofreció indicios prometedores, el Coeficiente Q original presentaba limitaciones: su distribución estadística subyacente era desconocida y no era fácilmente aplicable a sistemas cuánticos más complejos (con múltiples cúbits). Aquí es donde entra en juego el segundo artículo, coescrito con Julián Benito-León. Este trabajo se enfoca en robustecer la herramienta metodológica.

Los investigadores desarrollaron y validaron matemáticamente una nueva versión, la distribución Q de Fisher-Escolà. Para superar las limitaciones anteriores, incorporaron la Información Cuántica de Fisher (QFI), una medida que cuantifica la información útil en un estado cuántico y su sensibilidad a las perturbaciones. Tras un riguroso proceso de derivación matemática y validación mediante simulaciones en el "IBM Brisbane" (con sistemas de hasta 10 cúbits), demostraron que esta nueva distribución Q sigue una distribución estadística conocida (la distribución beta). Esto es crucial, ya que permite realizar inferencias estadísticas más sólidas y pruebas de hipótesis rigurosas al investigar posibles interacciones cuántico-clásicas en la cognición. La distribución Q de Fisher-Escolà demostró ser robusta, con bajas tasas de error, ofreciendo así un marco más fiable para futuros estudios.

Influencia cuántica en la cognición

¿Qué significa todo esto en un lenguaje más llano? Estos trabajos no afirman que nuestra consciencia sea un fenómeno cuántico en sí mismo, ni que nuestros cerebros funcionen como ordenadores cuánticos en toda regla.

Más bien sugieren que ciertos aspectos de los procesos cognitivos, especialmente aquellos que operan por debajo del umbral de nuestra consciencia, podrían ser sutilmente influenciados por la información que tiene una estructura cuántica, como la generada por el entrelazamiento.

La nueva distribución Q de Fisher-Escolà proporciona a los científicos una herramienta más precisa para buscar y medir estas posibles influencias.

Las implicaciones, aunque todavía especulativas, son profundas. Si se confirman y expanden estos hallazgos, podríamos empezar a entender la cognición y la consciencia desde una perspectiva que integre la neurobiología clásica con principios cuánticos. Esto podría tener aplicaciones futuras en la neurociencia clínica, por ejemplo, ayudando a comprender mejor trastornos donde la sincronización neuronal o el procesamiento de información sutil están alterados, o incluso en el desarrollo de interfaces cerebro-computadora más sofisticadas.

Nueva propuesta sobre la consciencia

Es importante subrayar que este campo de investigación es incipiente y se enfrenta a enormes desafíos teóricos y experimentales. La búsqueda de una explicación física para la consciencia ha llevado a algunos científicos a explorar las profundidades de la mecánica cuántica, un reino que, a primera vista, parece muy alejado de la cálida y húmeda complejidad del cerebro.

Entre las propuestas más debatidas y provocadoras se encuentra la teoría de la "Reducción Objetiva Orquestada" (Orch OR), desarrollada en la década de 1990 por el eminente físico y matemático Sir Roger Penrose y el anestesiólogo Stuart Hameroff. Penrose, partiendo de argumentos matemáticos como el teorema de incompletitud de Gödel, postula que la consciencia humana no es algorítmica; es decir, no puede ser replicada por una computadora convencional que simplemente sigue un conjunto de instrucciones. Sostiene que debe existir algún proceso físico no computable en el cerebro (¿otra variable oculta?), y es aquí donde la mecánica cuántica entra en escena.

El gran misterio sobre cómo se origina la consciencia en el cerebro sigue sin resolverse

¿Microtúbulos?

La teoría Orch OR propone que la consciencia emerge de colapsos cuánticos que ocurren dentro de unas estructuras proteicas diminutas llamadas microtúbulos, que forman parte del citoesqueleto de las neuronas. Según esta hipótesis, los microtúbulos actuarían como conductos para procesos cuánticos, permitiendo que la información se procese en un estado de superposición (existiendo en múltiples estados a la vez). El momento crucial llegaría con el "colapso de la función de onda", un proceso que Penrose denomina "reducción objetiva" (OR).

A diferencia de las interpretaciones tradicionales de la mecánica cuántica, donde el colapso ocurre por la observación (gato de Schrödinger), Penrose sugiere que este es un proceso físico intrínseco, gobernado por la gravedad a escala cuántica, que ocurre cuando una superposición alcanza un umbral de inestabilidad debido a diferencias en la curvatura del espaciotiempo. Estos colapsos, "orquestados" por las proteínas asociadas a los microtúbulos (MAPs), no serían aleatorios, sino que estarían vinculados a momentos de experiencia consciente.

Debate crucial

Aunque la teoría Orch OR ha sido objeto de intensas críticas, principalmente por la dificultad de mantener estados cuánticos coherentes en el ambiente "cálido, húmedo y ruidoso" del cerebro, ha impulsado un debate crucial sobre los límites de la comprensión clásica de la mente. Representa un esfuerzo audaz por encontrar una base física para los aspectos más esquivos de la consciencia, como la experiencia subjetiva y la aparente no computabilidad del entendimiento genuino.

La investigación de Escolà-Gascón y Benito-León, aunque no se adscribe directamente a Orch OR, se inscribe en esta tradición más amplia de buscar conexiones rigurosas entre el mundo cuántico y los procesos cognitivos, ofreciendo nuevas herramientas metodológicas para explorar si, y cómo, los fenómenos cuánticos podrían influir en la emergencia de la mente.