Il Cervello: Un Universo Quantistico tra Rumore e Coerenza

Una nuova prospettiva teorica nella neuroscienza suggerisce che il "rumore neuronale", le fluttuazioni apparentemente casuali nell'attività cerebrale, potrebbe non essere un difetto, ma una caratteristica fondamentale che conferisce al cervello una coerenza inaspettata, paragonabile ai principi della meccanica quantistica. Uno studio pubblicato sul *Computational and Structural Biotechnology Journal* da Partha Ghose e Dimitris Pinotsis propone che le equazioni classiche che descrivono l'attività neuronale possano essere riformulate in una forma simile all'equazione di Schrödinger, un pilastro della fisica quantistica. Questa analogia apre alla possibilità che il cervello operi, almeno in parte, secondo leggi quantistiche.

Il rumore neuronale, generato da molteplici fattori come l'apertura dei canali ionici e le variazioni sinaptiche, è stato a lungo considerato un mero disturbo. Tuttavia, riprendendo idee risalenti agli anni '60, in particolare quelle di Edward Nelson, i ricercatori suggeriscono che questo moto casuale possa essere descritto dalle stesse equazioni che governano la fisica quantistica, come il moto browniano. Ciò implica che le fluttuazioni elettriche del cervello potrebbero celare strutture di coerenza, simili alle onde di probabilità utilizzate per determinare la posizione di una particella subatomica. L'ipotesi centrale è che il rumore non sia un nemico dell'ordine, ma un suo inaspettato alleato, un esempio di "ordine nato dal disordine".

Per testare questa idea, i ricercatori hanno utilizzato un modello matematico di "random walk with drift", dimostrando che le equazioni che descrivono il movimento casuale di una particella possono essere trasformate in un'equazione di tipo Schrödinger. Questo formalismo trova riscontro nei dati sperimentali relativi alle fluttuazioni del potenziale di membrana nei neuroni reali. La conseguenza è profonda: l'attività neuronale potrebbe essere rappresentata come un'onda quantistica, dove il potenziale di membrana non ha un valore fisso, ma una gamma di probabilità. Questo non suggerisce che il cervello sia un computer quantistico in miniatura, ma che i suoi processi possano esibire caratteristiche quantistiche.

L'applicazione di questo approccio a modelli più complessi, come il modello FitzHugh-Nagumo, ampiamente utilizzato per simulare il funzionamento dei neuroni, ha rivelato che anche questo modello "classico" può essere riscritto in termini quantistici una volta introdotto l'elemento del rumore. Questo implica che la fisica del cervello potrebbe essere più ricca di quanto si pensasse in precedenza. Inoltre, questa riformulazione quantistica offre correzioni ai calcoli classici, migliorando la precisione nella previsione della variabilità della frequenza di scarica o del recupero dopo uno stimolo. Potrebbe quindi fornire spiegazioni più precise sul perché il cervello non risponda mai identicamente allo stesso segnale.

Una delle proposte più audaci è l'introduzione di una "costante neuronale", analoga alla costante di Planck, che definirebbe la scala dei fenomeni quantistici nel cervello. La misurazione di questa costante potrebbe fornire la prima prova diretta di fenomeni quantistici a livello di singoli neuroni. Le implicazioni di questa teoria vanno oltre la matematica. Ricercatori come Roger Penrose e Stuart Hameroff hanno già ipotizzato legami tra la coscienza e la coerenza quantistica nelle strutture cerebrali. Questo nuovo lavoro fornisce un quadro teorico rigoroso che potrebbe avvicinare tali intuizioni alla verifica sperimentale.

Fenomeni come la plasticità neuronale e alcune oscillazioni cerebrali associate a malattie neurologiche potrebbero trovare una spiegazione in questa prospettiva quantistica. Se confermata, la teoria aprirebbe nuove vie per comprendere disturbi come l'epilessia o l'effetto degli anestetici, collegando il comportamento elettrico dei neuroni a principi quantistici. La sfida ora è tradurre queste idee in esperimenti di laboratorio che misurino con alta precisione le minime fluttuazioni elettriche, con la potenziale ricompensa di unire la fisica fondamentale all'esperienza cosciente in un modo che fino a poco tempo fa sembrava fantascienza.