El paquete era discreto, pero contenía un frasco de polvo muy caro. Nada ilícito, por supuesto; de todos modos, era aproximadamente 5000 veces más caro que la cocaína. Se trataba de tubulina bovina, o cerebro de vaca, liofilizada, embotellada y vendida en línea por unos 800 dólares el miligramo.

Cada año se venden cientos de miles de estos pequeños frascos a laboratorios de investigación. Cuando este llegó a la Universidad Politécnica de Turín, en Italia, los investigadores lo colocaron junto a su demás equipo de trabajo: jeringas, líquidos y viales para mezclar. A continuación, los científicos iniciaron un proceso de doce pasos para reconstituir el polvo y convertirlo de nuevo en una proteína animal funcional llamada tubulina.

Jack Tuszynski, doctor en biofísica y profesor que divide su tiempo entre la Universidad Politécnica de Turín y la Universidad de Alberta, planeaba utilizar la tubulina bovina para investigar una teoría sobre la naturaleza de la conciencia humana, esa experiencia subjetiva del «ser» que transforma estímulos y energía en una experiencia multidimensional completa. La pregunta era si es posible que un tejido «desordenado» como nuestro cerebro interactúe con la estructura energética de la energía cuántica, las ondulaciones fundamentales en la geometría del espacio-tiempo. Si nuestra conciencia podría entrelazarse con el universo.

No es que Tuszynski lo describiera así; esas ideas fantasiosas son la kriptonita de los científicos. Simplemente quería comprobar si podía desmitificar el prejuicio popular de que el cerebro humano y la actividad cuántica son fundamentalmente incompatibles.

Durante casi seis décadas, la mayoría de los físicos insistieron en que la actividad cuántica solo podía ocurrir en entornos fríos e impolutos como el espacio, y no dentro del cerebro, húmedo, cálido y blando, donde viven nuestras neuronas. Pero durante ese mismo período, los microtúbulos, compuestos por fragmentos de tubulina como la muestra de cerebro de vaca en las diapositivas de Tuszynski, habían revelado capacidades cada vez más sorprendentes.

Los microtúbulos, formados por pares de agregados de tubulina llamados dímeros y unidos en forma cilíndrica, constituyen las estructuras únicas de todas las células eucariotas, no solo las del cerebro. Cuanto más estudian los científicos los microtúbulos, más funciones descubren que desempeñan. Participan en la división celular. Sirven como «caminos» por los que viajan las proteínas motoras, transportando neurotransmisores, proteínas e información genética de una parte de la célula a otra. Generan, propagan y amplifican señales eléctricas, lo que significa que interactúan con campos electromagnéticos.

Pero al estudiar el potencial cuántico de los microtúbulos, Tuszynski no solo examinaba sus propiedades electromagnéticas. También le intrigaba su forma, que se asemeja a estructuras sintéticas diseñadas para captar la luz. La tubulina incluso contiene un aminoácido llamado triptófano que absorbe y reemite luz. Si al irradiar la tubulina con paquetes cuánticos de energía lumínica, llamados fotones, esta energía no desaparecía inmediatamente, podría indicar actividad cuántica. Así pues, el plan de Tuszynski consistía en irradiar las hebras de tubulina con fotones utilizando luz ultravioleta, invisible para el ojo humano, pero detectable por los espectrómetros de su laboratorio.

En un proceso no cuántico, la luz duraría como máximo unos pocos picosegundos; es decir, una milésima de nanosegundo, o una milmillonésima de segundo. Pero si un electrón absorbiera ese fotón, saltaría a un estado de mayor energía. Sin embargo, la mecánica cuántica no permite que dos electrones ocupen el mismo estado cuántico. Si no hay un estado de mayor energía disponible, el electrón no puede absorber el fotón, por lo que la luz continúa su propagación en lugar de ser absorbida rápidamente.

El equipo de Tuszynski realizó 22 experimentos diferentes, y los resultados fueron sorprendentes. La luz duró cinco nanosegundos, miles de veces más de lo esperado. Además, había excitado electrones a más de seis nanómetros. Se trataba de objetos casi invisibles que operaban en escalas de tiempo inimaginablemente pequeñas.

Los resultados, publicados en una revista de la Sociedad Química Estadounidense en enero de 2023, no demostraron que nuestra conciencia pueda conectarse con la vasta e interconectada red de materia y energía del universo. Pero, de repente, la posibilidad de que existan estados cuánticos en nuestros cerebros se planteó con firmeza.

Nadie sabe qué es la consciencia. Nunca lo hemos sabido. Es posible que nunca lo sepamos. Pero sí sabemos dos cosas al respecto. La primera es la sensación de estar consciente. Sabemos lo que es tener sueños, sentimientos y experiencias que a veces tienen sentido y otras veces no, donde somos observadores, participantes y pasajeros en un viaje que no ideamos, pero al que estamos sujetos. La segunda es que la anestesia parece apagar o alterar la consciencia.

El dentista de Connecticut, Horace Wells, fue pionero en el uso de la anestesia general durante la cirugía. En 1844, tras presenciar una demostración con óxido nitroso, Wells le pidió a un colega que se lo administrara y le extrajeron un diente sin dolor. Desde entonces, se han inventado diversos tipos de anestesia, pero su mecanismo de acción sigue siendo un misterio. Sabemos que, al administrar anestésicos a un animal o una planta, estos dejan de responder. Una persona parece estar en un sueño profundo y no reacciona a la cirugía. Una planta se marchita y no responde a la luz ni a otros estímulos (una venus atrapamoscas anestesiada no reacciona ante una mosca que se posa sobre ella).

Pero si los anestésicos pueden hacer que las personas y las plantas no respondan a los estímulos, ¿significa eso que alguna de ellas, o ambas, eran conscientes desde el principio?

A finales de la década de 1960, el genetista y científico médico sudafricano Anthony Clifford Allison descubrió que todos los procesos que podemos inhibir con anestesia contienen microtúbulos. Desde la división de los óvulos de erizo de mar hasta el movimiento ciliar de los embriones nadadores, todo puede detenerse con anestesia, y todas las células involucradas en estos procesos poseen microtúbulos. Allison teorizó que, debido a su abundancia y a su capacidad para generar y amplificar señales eléctricas, estas estructuras podrían ser la razón por la que podemos actuar en respuesta a impulsos del sistema nervioso, algo que solo podemos hacer cuando estamos conscientes. Su enfoque se centraba más en la consciencia, entendida como vigilia o sueño, no en la consciencia como un ser consciente en el universo.

Pero por la época en que Allison publicaba, Stuart Hameroff, estudiante de medicina en lo que entonces era el Hahnemann Medical College de Filadelfia (ahora parte de la Universidad de Drexel), buscaba maneras de estudiar la conciencia desde la perspectiva de un médico. En su tercer año de medicina, observó microtúbulos durante una práctica optativa de investigación en un laboratorio de cáncer. Más tarde escribió que sus observaciones lo convencieron de que los microtúbulos eran el sistema nervioso de todas las células, incluidas las nerviosas.

Cuando Hameroff terminó la facultad de medicina, dudaba entre estudiar neurociencia cuando conoció a Burnell Brown, director del nuevo departamento de anestesia de la Universidad de Arizona. Brown le sugirió que, si quería dedicarse al estudio de la consciencia, debía averiguar cómo funcionaba la anestesia. Entonces, compartió con Hameroff el artículo de Allison, que mostraba que la anestesia despolimerizaba los microtúbulos en un pequeño erizo de mar. «Resultó que esa cantidad era cinco veces mayor que la necesaria para inducir el sueño», recuerda Hameroff.

«Esto implica que los niveles básicos de la cognición se encuentran dentro de las células nerviosas, que los filamentos del citoesqueleto son la raíz de la conciencia», escribió Hameroff en su libro de 1987, Ultimate Computing: Biomolecular Consciousness and NanoTechnology. Había ejercido como anestesiólogo en la Universidad de Arizona, pero ahora también incursionaba en lo que serían los inicios de la inteligencia artificial.

La obra Ultimate Computing exploró la idea de las interfaces entre el cerebro y la computadora a través de diversas disciplinas, como la bioquímica, la ciencia cognitiva y la informática. Casi al mismo tiempo de su publicación, Hameroff participaba en foros sobre lo que se necesitaría para crear conciencia artificial.

«Decían: “Cuando las computadoras [puedan realizar] 10¹⁶ ^operaciones por segundo, alcanzarán la equivalencia cerebral y harán todo lo que un cerebro [humano] puede hacer, incluida la conciencia”», recuerda Hameroff. «Y yo, como una mosca en la sopa, decía: “No, no, no. Cada neurona tiene alrededor de mil millones de tubulinas que se activan a una velocidad que desconocemos —digamos— de 10 megahercios. Eso son 10¹⁶ ^operaciones por segundo por neurona. Entonces, hay que multiplicar eso por 10¹¹ ^neuronas , lo que da ^10²⁷ operaciones por segundo. Así que su objetivo está mucho, mucho más lejos. Ni siquiera se acercan”».

(Suena complicado, pero resulta que las supercomputadoras de exaescala actuales pueden realizar 10¹⁸ ^operaciones por segundo, lo que supera con creces ^10¹⁶ pero está muy lejos de ^10²⁷ . Y si bien la IA puede ser asombrosa, la mayoría de los expertos coinciden en que aún no es consciente).

“Pero entonces, un día, y esto fue realmente un punto de inflexión”, recuerda Hameroff, “alguien se me acercó y me dijo: ‘Bien, señor Sabelotodo. Digamos que tiene razón, 10 ^27. ¿Cómo explicaría eso la conciencia? ¿Sabe? ¿El amor, la alegría?’”. Hameroff se sintió consternado al admitir que no lo sabía. Entonces, le recomendaron un libro del físico y premio Nobel Roger Penrose titulado La nueva mente del emperador . Lo leyó, entendió solo alrededor del 1 por ciento, pero captó la idea general.

Penrose, al igual que Hameroff, creía que la conciencia era más compleja que el simple procesamiento de información por parte de nuestro cerebro, como lo hace una computadora, con entradas en forma de estímulos y salidas en forma de pensamientos y acciones. En cambio, creía que la conciencia debía conectar los procesos del cuerpo humano con algo externo a él. Y ese algo era el universo cuántico.

Además, Penrose argumentó que la conciencia no se desarrolla como un proceso continuo. En cambio, propuso que cada instante de consciencia surge cuando una onda cuántica de posibilidades colapsa abruptamente en un único resultado, un proceso probablemente impulsado por la gravedad cuántica. Este fenómeno ocurre con tanta frecuencia que lo experimentamos como un estado continuo. Lo que Penrose desconocía era cómo el cerebro, ese preciado cúmulo de tejido humano de apenas un kilo y medio, podía colapsar la función de onda. Hameroff creía conocer la solución. Así que le escribió a Penrose y le habló de los microtúbulos.

Durante los siguientes dos años, ambos se reunieron periódicamente, combinando los conocimientos de Penrose sobre el universo con los de Hameroff sobre los microtúbulos, dando como resultado la teoría de la Reducción Objetiva Orquestada (Orch OR), que postula que la conciencia es una onda cuántica que se propaga a través de los microtúbulos. Y que, como toda onda cuántica, posee propiedades como la superposición (la capacidad de estar en muchos lugares a la vez) y el entrelazamiento (el potencial de que dos partículas muy distantes se conecten), lo que permitiría a la mente humana experimentar la conciencia como un instrumento del campo de energía cuántica.

Su primer artículo, publicado en 1995, fue duramente criticado. Durante años, siguió siendo controvertido y marginal. Para Penrose, se percibía como la peculiar búsqueda paralela de un físico brillante. Pero Hameroff era visto como un charlatán que había desviado a Penrose de su camino. Penrose, como teórico, podía plantear los argumentos, pero demostrar que el cerebro es cuántico requería un científico experimental. Alguien que pudiera, por ejemplo, pedir un vial de tubulina bovina, reconstituirla y exponerla a luz ultravioleta.

En 1991, el físico polaco-canadiense Jack Tuszynski quedó fascinado por una nueva investigación sobre la transferencia de energía en las células. Según cuenta, debido al funcionamiento de la financiación científica, era imposible que alguien le concediera fondos para investigar un tema tan ajeno a su especialidad como la transferencia de energía celular.
Sin embargo, conoció a Hameroff en un Taller de Investigación Avanzada de la OTAN en la Universidad de Arizona, donde ambos presentaban ponencias. La primera sesión, «¿Qué es la vida y hacia dónde va?», fue un éxito rotundo. Allí, Hameroff le regaló a Tuszynski un ejemplar de * Ultimate Computing* , y Tuszynski se quedó despierto toda la noche leyéndolo. Esto ocurrió antes de que Hameroff conociera a Penrose, e incluso entonces Tuszynski comprendió que las teorías de Hameroff necesitaban la aportación de un físico. Este sería el punto de entrada de Tuszynski al mundo de la biología. Fue el comienzo de su viaje hacia lo que él denomina el «planeta tubulina».

En 1993, Hameroff y Penrose iniciaron su colaboración, y Tuszynski publicó su primer artículo sobre microtúbulos. Posteriormente, publicaría más de 700 artículos adicionales, convirtiéndose posiblemente en el investigador de laboratorio más prolífico en este tema y, en última instancia, demostrando que los fotones dentro de los microtúbulos podían generar estados cuánticos, un paso importante para validar la teoría Orch OR.

Dicho esto, el mundo de quienes estudian los microtúbulos —sobre todo en el contexto de la conciencia cuántica— es bastante reducido. De hecho, apenas unas pocas docenas de personas. Y prácticamente todos se conocen. En general, parecen llevarse bien, salvo alguna que otra mirada de fastidio o comentario sarcástico. Son científicos rigurosos que pueden ser cortantes si se usa un lenguaje impreciso o si se parece idealizar su trabajo. Pero algunos, en particular Anirban Bandyopadhyay, no tienen reparos en ser a la vez filósofos y científicos.

Toda la materia vibra a cierta frecuencia, incluidas las proteínas del cerebro. Cuando una señal de una frecuencia específica alcanza un objeto que vibra a la misma frecuencia, se produce una resonancia, lo que significa que la vibración se amplifica. En un cuenco tibetano, por ejemplo, al frotar el interior del cuenco con la baqueta, esta se aproximará en algún momento a la frecuencia de vibración del metal, y el sonido se hará cada vez más fuerte.

Nuestros cuerpos están sometidos a oleadas de energía —incluida la energía cuántica— que fluyen a nuestro alrededor y a través de nosotros. Cuando estas oleadas de energía tienen la misma frecuencia que las proteínas de nuestro cerebro, la tubulina y los microtúbulos también resuenan. De esta forma, nos convertimos en una unidad de conciencia. O al menos eso afirma Bandyopadhyay, científico sénior del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS) en Tsukuba, Japón.

Bandyopadhyay posee una maestría en física y obtuvo su doctorado en electrónica supramolecular en 2005. Si bien su trayectoria científica es indiscutible, sus ideas son poco convencionales. Recientemente, propuso que el agua —que constituye la mayor parte del cuerpo humano y el cerebro— dio origen a la vida porque esta deseaba ser consciente. Pero quizás sea más conocido por haber construido un cerebro artificial que muestra una interacción con frecuencias electromagnéticas mucho más compleja de lo que los científicos creían posible. Y los microtúbulos son una parte intrínseca de dicho diseño.

Históricamente, la actividad cerebral se ha monitorizado mediante electroencefalogramas (EEG), que solo miden frecuencias de entre 1 y 40 hercios (Hz) y escalas temporales de milisegundos a segundos. El equipo de NIMS consideró que este método era demasiado limitado para medir con precisión la actividad cerebral. Por ello, crearon su propio dispositivo: el Dodecanograma (DDG), que los sujetos de prueba llevan en la cabeza como una especie de gorro con sondas cerebrales. El dispositivo funciona en dos modos. En el primero, detecta un amplio rango de frecuencias, desde 1 milihercio (0,001 Hz) hasta 6 terahercios (6 billones de Hz), creando un escaneo cerebral basado en la resonancia. En el segundo modo, utiliza pulsos de picosegundos para capturar posibles picos, midiendo su duración, intensidad y variación de fase, lo que revela patrones de actividad cerebral. Ambos modos funcionan simultáneamente. Para minimizar la interferencia ambiental, el equipo de NIMS utilizó dispositivos DDG interconectados en ocho cerebros humanos.

En lugar de una pequeña banda de frecuencias, su dispositivo DDG captó frecuencias desde hercios hasta terahercios. Una señal de terahercios puede registrar fenómenos como los niveles vibracionales en las moléculas y provocar que los átomos de un cristal vibren a su frecuencia de resonancia. El equipo descubrió que las proteínas transmiten señales en el rango de los terahercios.

Luego, tomaron lo aprendido de las señales recopiladas de sujetos que usaban DDG, junto con datos de escáneres cerebrales de otras universidades, y construyeron un modelo para su cerebro artificial. Los investigadores encontraron 12 partes del cerebro con patrones de resonancia significativos, incluyendo microtúbulos, la neurona, el axón y el hemisferio cerebral. En la computadora, estos patrones de resonancia se asemejan a diferentes diseños creados al arrojar pintura sobre un lienzo. Cada uno de los componentes cerebrales divide el campo electromagnético de tal manera que, en ciertas frecuencias, predomina el campo magnético, y en ciertas frecuencias de resonancia, predomina el campo eléctrico. Esto les sugirió que existe un patrón geométrico unificado oculto en las frecuencias vibracionales de los componentes cerebrales, que contiene información importante para el procesamiento de información del cerebro.

De todos los componentes estudiados, el microtúbulo resultó ser, con diferencia, el más complejo, lo que los investigadores atribuyeron a la estructura reticular de la tubulina y al propio microtúbulo completamente ensamblado. Los científicos explicaron que la estructura reticular del microtúbulo puede modificar su configuración en respuesta a la resonancia, modulándola en un amplio rango de frecuencias.

Los investigadores también descubrieron que la resonancia se produce en diferentes escalas de tiempo. Imagínelo así: si se columpia, debe mover las piernas al ritmo preciso para que el columpio se mueva. Si las mueve demasiado rápido o demasiado lento, no podrá columpiarse. Cuando se mueve con la fuerza, la trayectoria y la velocidad adecuadas, el columpio subirá cada vez más alto. Usted y el columpio resuenan, y usted amplifica la señal. Un ciclo para un columpio que resuena a alta vibración sería el recorrido desde el punto más alto detrás del columpio hasta el punto más alto delante de él, y de vuelta. Esto lleva un cierto tiempo, digamos cinco segundos. A menor vibración, el ciclo sería más rápido.

Lo que este equipo descubrió fue que los microtúbulos presentaban tres ciclos en un conjunto de resonancias; tres ciclos diferentes en otro conjunto de resonancias; y tres ciclos aún más cortos dentro de cada uno de los segundos tripletes. Un triplete de tripletes, o nueve ciclos en total. Básicamente, no procesamos toda la energía que nuestro cerebro encuentra en tiempo lineal, al mismo ritmo; hay toda una sinfonía en marcha. Una sinfonía cuántica.

En un estudio con Hameroff, Bandyopadhyay escribió que la vida podría requerir estos cristales temporales de microtúbulos para la consciencia. Consideraban que este sistema de tripletes podría ser una propiedad fundamental de todos los sistemas vivos —la biología cuántica— y de la ciencia de la consciencia.

Ese fue el modelo para su cerebro artificial. El equipo de Bandyopadhyay utilizó DDG en su réplica de cerebro orgánico artificial las 24 horas del día, los 7 días de la semana, durante más de un año, así como en varios sujetos humanos antes y después de la meditación. Concluyeron que la mayoría de las explosiones cognitivas, perceptivas y emocionales ocurren entre los 200 y los 700 nanosegundos. Utilizando estos datos, el grupo recreó todos los componentes de un cerebro natural en su cerebro artificial.

“El objetivo de crear un cerebro artificial es replicar el triplete o conjunto complejo de vibraciones que van desde la escala molecular hasta la escala más grande, de modo que, al compararlo con los humanos, podamos aislar [la ubicación de] la desviación”, dijo Bandyopadhyay. “Porque la consciencia debería ser algo que trascienda el hardware”.

Para Bandyopadhyay, el microtúbulo es un componente de una conciencia universal en la que el ser humano participa. Desde esta perspectiva, nuestros microtúbulos podrían interactuar con todo el universo, lo que implica que el universo mismo es consciente.

Estamos muy lejos de poder demostrarlo, o incluso de refutarlo. Pero no cabe duda de que científicos como Tuszynski, Hameroff, Penrose y Bandyopadhyay están llevando a cabo esta investigación porque sospechan que la naturaleza de nuestra conciencia es mucho más compleja, misteriosa y potencialmente asombrosa que el simple intercambio de datos, como en una computadora.

Y gracias a sus incansables esfuerzos con cerebros de vaca en polvo, cerebros humanos y cerebros artificiales creados por máquinas durante los últimos 30 años, nos hemos acercado mucho más a una explicación asombrosa.

https://www.popularmechanics.com/science/a73347570/quantum-consciousness-microtubules/