Tiivistelmä
Toistuva motivaatio kvanttiteorian tuomiselle psykiatriaan ja siihen liittyvään kliiniseen neurotietteeseen on väite, jonka mukaan tavanomaiset laskennalliset/neurobiologiset kuvaukset jättävät subjektiivisuuden keskeiset piirteet riittämättömästi selitetyiksi, mukaan lukien se, että ”mekanismi, jolla aivot tuottavat ajatuksia ja tunteita, on edelleen tuntematon” ja että ”pelkkä laskenta ei voi selittää, miksi meillä on tunteita, tietoisuus ja ’sisäinen elämä’.”[1] Tässä yhteydessä useat kirjoittajat argumentoivat, että ”tietoisuuden piirteet, joita on vaikea ymmärtää perinteisen neurotieteen termein, ovat herättäneet tarpeen soveltaa kvanttiteoriaa”, asettaen kvanttimallit pyrkimyksiksi selittää tietoisuutta, toimijuutta ja niihin liittyviä kliinisiä ilmiöitä, kuten anestesian aiheuttamaa tietoisuuden menetystä.[2, 3]
Tässä edustetussa kirjallisuudessa ”kvantti” tulee psykiatriaan (vähintään) kahdella eri tavalla: (i) mekanistisina hypoteeseina, jotka ehdottavat biologisesti toteutuneita ei-klassisia tiloja (esim. mikrotubulusten koherenssi ja objektiivisen romahduksen mallit), ja (ii) formaaleina matemaattisina viitekehyksinä (kvanttitodennäköisyys / Hilbert-avaruus -mallit), joita käytetään edustamaan kontekstuaalisia, monitulkintaisia tai ei-klassisia malleja kognitiossa ja psykopatologiassa.[4] Jotkut lähteet puoltavat tätä siirtoa suoraan translationaalisilla perusteilla, argumentoiden ”mahdollisen tavan puolesta integroida kokeellinen neurotiede kvanttimallien kanssa psykopatologian ratkaisemattomien kysymysten käsittelemiseksi” ja ehdottaen myös ”psykiatristen sairauksien ankkuroimista” kvanttimikrofysikaalisiin ilmiöihin.[1, 5]
Orch-OR
Orchestrated Objective Reduction (Orch-OR) on kehittynein ja useimmin viitattu kvanttitietoisuusteoria tässä aineistossa, ja se esitetään toistuvasti suoraan merkityksellisenä kliinisesti hallittaville tietoisuusilmiöille (erityisesti yleisanestesia) ja spekulatiivisemmin psykiatrisille sairauksille mikrotubulusten/sytoskeletonin poikkeavuuksien ja tietoisuuteen liittyvien oirealueiden kautta.[6–8]
Keskeinen ehdotus
Orch-OR-teorian keskeinen väite on, että ”tietoisuus” on peräisin ”aivojen neuronien sisällä olevien mikrotubulusten kvanttilaskennasta”, eikä se synny pelkästään synaptisen/verkostotason tietojenkäsittelyn seurauksena.[6, 7] Tässä kehystyksessä mikrotubulusten tiloja käsitellään kubittien kaltaisina superpositioina, jotka voivat ”yhdistyä kietoutumisen kautta… kunnes tapahtuu reduktio tai ’romahdus’ määriteltyihin ulostulotiloihin”, ja Orch-OR-selitys korostaa, että mikrotubulusten värähtelyt ”kietoutuvat, laskevat ja päättyvät (’aaltofunktion romahdus’) Penrosen objektiivisen reduktion (’OR’) kautta”.[6, 7]
Erottuva piirre on Penrosen kanta objektiiviseen romahdukseen: ”Sen sijaan, että tietoisuus aiheuttaisi romahduksen/reduktion, Penrose ehdotti, että romahdus/reduktio tapahtuu spontaanisti”, jolloin romahdus on sidottu maailmankaikkeuden ominaisuuteen, joka on yhteydessä (’proto-’)tietoisuuteen.[9] Aiheeseen liittyvät muotoilut kuvaavat OR:ää ”objektiivisen reduktion uutena fysiikkana… [joka vetoaa] kvanttigravitaation muotoon” ja määrittelevät tietoiset hetket tapahtuviksi silloin, kun koherentti superpositio jatkuu, kunnes ”kvanttigravitaatioon liittyvä objektiivinen… kynnys” saavutetaan, jolloin järjestelmä ”itse-redukoituu (objektiivinen reduktio: OR)”.[10]
Useissa Orch-OR-teksteissä nämä reduktiotapahtumat on nimenomaisesti diskretoitu ja yhdistetty psykofyysiseen ajoitukseen: kvanttilaskentaa kuvataan ”erillisiksi tapahtumiksi, joiden kesto on noin 25 msec (kytkettynä gamma-synkroniseen EEG:hen)… huipentuen tietoiseen hetkeen (esim. 40 Hz taajuudella)”.[3] Samansuuntainen lausunto kuvaa Orch-OR-mallin tunnistavan ”erilliset tietoiset hetket” mikrotubulusten kvanttilaskennassa, joka tapahtuu ”40/s yhdessä gamma-synkronisen EEG:n kanssa”.[11]
Orkestraatio ja MAP-proteiinit
Orch-OR-mallin ”orkestraatio” (orchestration) liitetään yleensä biologiseen kontrolliin kvanttidynamiikan yli, erityisesti mikrotubuluksiin liittyvien proteiinien (MAPs) kautta.[12] Useat lähteet ehdottavat, että MAP-kiinnitykset ”virittävät” mikrotubulusten kvanttivärähtelyjä ja ”orkestroivat” mahdollisia romahduksen lopputuloksia, muovaten siten sitä, mitkä tubuliinin klassiset ”lopputilat” toteutuvat ja miten ne toteuttavat neurofysiologisia toimintoja reduktion jälkeen.[12, 13]
Näyttö ja ennusteet
Keskeinen empiirinen motivaatio Orch-OR-kirjallisuudessa on anestesia, ja väitteet siitä, että anestesia-aineet ”pyyhkivät tietoisuuden valikoivasti mikrotubulusten sisäisillä kvanttivuorovaikutuksilla”, yhdistävät hallittavan kliinisen ilmiön tiettyyn mikrotubulustason mekanismiin.[6] Aiheeseen liittyvät muotoilut ehdottavat testattavaa ennustetta: ”Korrelaatio anestesia-aineen vaimentamien mikrotubulusten kvanttisykkeiden ja anestesia-aineen kliinisen voimakkuuden välillä validoisi ’Orch’-prosessin tietoisuuden (sub-)neuraalisena korrelaattina.”[6] Eräs merkittävä Orch-OR-artikkeli käsittelee tätä ennustetta nimenomaisesti mahdollisesti falsifioitavana: ”Jos tubuliinin/mikrotubulusten kvantti-interferenssiä ei löydy, tai jos se löytyy mutta anestesia-aineet eivät vaimenna sitä, Orch (ja Orch-OR) osoitettaisiin vääriksi.”[7]
Useat lähteet viittaavat myös huoneenlämpötilassa tapahtuviin mikrotubulusten kvanttivaikutuksiin merkityksellisenä empiirisenä taustana, väittäen, että ”kokeet ovat nyt osoittaneet merkittäviä kvanttivaikutuksia mikrotubuluksissa huoneenlämpötilassa”.[14] Tuoreempaa työtä kuvataan viitteelliseksi kvanttioptisesta kuljetuksesta, joka ylittää klassiset odotukset, raportoiden, että ”ultravioletti-indusoitu eksitonien eteneminen mikrotubulusten läpi ylitti klassiset odotukset… viitaten kvanttioptiseen vaikutukseen”.[15]
Neurofysiologisella puolella Orch-OR-mallista keskustellaan usein yhdessä gamma-kaistan synkronian ja anestesian aiheuttaman gamma-koherenssin menetyksen kanssa: tietoisuuden menetystä yleisanestesian aikana kuvataan ”frontaali-posteriorisen gamma-EEG-koherenssin katoamisena”, joka palautuu heräämisen yhteydessä.[3] Toinen ehdotettu silta mikrotubulustason dynamiikasta EEG:hen on ”lyöntitaajuus-hypoteesi” (beat frequencies), joka on esitelty ”mahdollisena lähteenä havaituille… tietoisuuden EEG-korrelaateille”.[16]
Eräs empiirisemmin suuntautunut laajennus käyttää transkraniaalista ultraääntä (TUS) mahdollisena mikrotubulustason dynamiikan modulaattorina, raportoiden pilottilöydöksenä, että ”8 megahertsin… kohdistaminen ohimolle… paransi mielialaa 40 minuutin ajan ultraäänen jälkeen”.[17] Samassa selvityksessä ehdotetaan jatkotutkimuksia ja esitetään kliinisiä kohteita TUS-tutkimuksille, mainiten nimenomaisesti ”PTSD” ja ”masennus” ehdotettujen sovellusten joukossa.[17]
Lopuksi eräs Orch-OR-malliin liittyvä selvitys laajentaa mikrotubulusten ”kvanttikanavat” nimenomaisesti psykoaktiivisiin lääkkeisiin, väittäen, että ”psykedeeliset lääkkeet… voivat sitoutua tubuliinin kvanttikanaviin” ja voivat ”lisätä mikrotubulusten kvanttidipoliresonanssien ja Orch-OR-tapahtumien taajuutta”, siten ”laajentaen” tietoisuutta.[17]
Kritiikki ja rajoitteet
Kritiikki keskittyy sekä fysikaaliseen uskottavuuteen että biologiseen skaalautumiseen; dekoherenssiin liittyvät huolet mainitaan usein Orch-OR-läheisessä kirjallisuudessa (esim. että ”dekoherenssi… tuhoaisi kvanttitilat ennen kuin ne ehtisivät vaikuttaa aivotoimintaan”).[18] Laajempi kriittinen katsaus tietoisuuden kvanttilähestymistapoihin korostaa todistusaineiston puutetta mekanistisella tasolla, todeten, että ”yksikään tutkimus tähän mennessä ei ole osoittanut kietoutumista, pitkäkestoista koherenssia tai romahdusdynamiikkaa hermokudoksessa operatiivisilla kriteereillä, jotka olisivat verrattavissa hallituissa kvanttijärjestelmissä käytettyihin kriteereihin”.[4]
Eräs erityinen kvantitatiivinen kritiikki kohdistuu Orch-OR-mallin biologiseen parametrisointiin, argumentoiden, että yleisesti toistettu tubuliinimäärän estimaatti on peräisin väärästä lähteestä: ”mistään [Yu ja Baas (1994)] tutkimuksesta ei löydy arviota siitä, että neuronia kohden on tubuliinidimeerejä”, ja rekonstruktiota, joka viittaa ”tubuliinidimeereihin” neuronia kohden, käytetään argumentoimaan, että (tiettyjen oletusten vallitessa) ”vain 15 neuronia osallistuu kuhunkin tietoiseen tapahtumaan”, mikä haastaa Orch-OR-mallin skaalautuvuusväitteet.[19]
Muut kritiikit korostavat teorian keskeneräisyyttä ja romahdusmallien toteutustapojen moninaisuutta, huomauttaen, että ”Orch-OR ei ole täydellinen malli todellisuudesta vaan keskeneräinen työ”, ja että ”on monia tapoja täsmentää näitä perusideoita, joten on monia ’variantteja’, jolloin kokeelliset poissulkemiset saattavat vain karsia pois pienen joukon mahdollisia variantteja mieluummin kuin kumota koko ohjelman”.[20]
Aivojen kvanttidynamiikka
Toinen merkittävä traditio on aivojen kvanttidynamiikka (QBD) ja siihen liittyvät kvanttikenttäteoreettiset lähestymistavat, joiden tavoitteena on kuvata aivojen toimintaa ”kvanttikenttäteorian piirissä” ja käsitellä edistyneitä toimintoja, kuten tietoisuutta ja muistia, makroskooppisista järjestysparametreista ja kenttädynamiikasta nousevina ilmiöinä pelkän neuroniverkkojen laskennan sijaan.[21, 22]
Yksi edustava kuvaus esittelee ”uuden kvanttiviitekehyksen aivojen edistyneiden toimintojen, kuten tietoisuuden ja muistin, tutkimiseksi”, perustaen sen nimenomaisesti ”Hiroomi Umezawan… kehittämään kvanttikenttäteoriaan”.[22] Tässä kuvauksessa ”muistin” kuvataan tallentuvan ”makroskooppisen järjestyksen tilaan” ja ”tietoisuuden” kuvataan toteutuvan ”sähkömagneettisen kentän sekä veden ja proteiinin molekyylikenttien energiakvanteiden luomis- ja annihilaatiodynamiikan kautta”.[22]
Aiheeseen liittyvä QBD-läheinen tutkimuslinja ehdottaa tiettyjä kvanttioptisia mekanismeja mikrotubuluksissa, mukaan lukien kollektiivinen emissio (”superradianssi”) ja epälineaarinen eteneminen (”itseindusoitu läpinäkyvyys”).[23] Tässä viitekehyksessä ”superradiantti optinen laskenta mikrotubulusverkostoissa… voi tarjota perustan biomolekyyliselle kognitiolle ja alustan tietoisuudelle”, ja ”yleisanestesia voidaan selittää kvanttitason tapahtumien estämisellä”, jotka tukevat kollektiivista kooperatiivista makrotason dynamiikkaa.[23] Samansuuntainen lausunto ehdottaa vastaavasti, että ”anestesiakaasumolekyylit estävät tietoisuuden palautuvasti heikon… sitoutumisen kautta proteiinien hydrofobisiin alueisiin”, ja päättelee, että jos mikrotubulusten ”kvanttioptinen koherenssi… on välttämätöntä tietoisuudelle”, anestesia-aineiden ”on jotenkin estettävä se”.[24]
Kvanttikognitio
Kvanttikognitio (QC) käyttää kvanttiteoreettista matematiikkaa kognition formaalina kielenä, ehdottaen, että mielen dynamiikkaa voidaan edustaa kontekstisidonnaisilla ”tiloilla” ja ei-klassisella todennäköisyysrakenteella, sen sijaan että oletettaisiin stabiileja klassisia propositioita ja Kolmogorovin todennäköisyyttä jokaisella kognitiivisella alueella.[25]
Eräs kliinisesti suuntautunut QC-katsaus toteaa, että QC ”ehdottaa vaihtoehtoista teoreettista viitekehystä klassiselle logiikalle” sellaisille ilmiöille kuin ”ambivalenssi, päällekkäiset aikomukset ja äkilliset perspektiivin muutokset”, ja argumentoi, että kvanttiteorian yhtälöt ”mahdollistavat mielen dynamiikan formaalin esittämisen, jolle on ominaista ambivalenssi, päätöksenteon vaihtelut, herkkyys kontekstille ja tiedostamaton käyttäytyminen”.[25] Se ehdottaa nimenomaisesti kliinistä merkittävyyttä väittämällä, että nämä ominaisuudet ovat ”erittäin ilmeisiä” ”persoonallisuushäiriöissä… joille on ominaista emotionaalinen epävakaus”, ja antaa konkreettisen esimerkin: ”epävakaasta persoonallisuudesta kärsivä potilas saattaa samanaikaisesti haluta ja pelätä merkittävän hahmon läheisyyttä”.[25]
Laajempi kriittinen katsaus tietoisuuden kvanttilähestymistapoihin formalisoi keskeisen eron QC-tyyppisten formalismien ja mekanististen kvanttiaivoehdotusten välillä, todeten, että kvanttiperiaatteet voivat tarjota vipuvartta ”formaaleina matemaattisina viitekehyksinä kontekstuaalisen kognition mallintamiseen” tai ”mekanistisina hypoteeseina, jotka ehdottavat biologisesti toteutuneita ei-klassisia tiloja”.[4] Se myös määrittelee todistusstandardin mekanistisille väitteille korostaen, että ”ratkaiseva kysymys ei ole se, ovatko aivot kvanttifysikaaliset, vaan ylittääkö niiden dynamiikka tiukasti määriteltyjen klassisten mallien selitysvoiman”.[4]
Kliiniset yhteydet
Tässä edustettu kirjallisuus yhdistää kvanttimallit psykiatriaan useilla kliinisesti merkittävillä akseleilla, mukaan lukien psykoosi ja minäkokemuksen häiriöt, mielialahäiriöt, anestesia ja hallittavat tietoisuuden muutokset sekä aikaan/toimijuuteen liittyvät poikkeavuudet, joita jotkut kirjoittajat tulkitsevat merkityksellisiksi psykopatologialle ja tahdonalaisuudelle.[3, 5, 11, 26]
Skitsofrenia
Skitsofreniaan keskittyvä katsaus ehdottaa suoraan Orch-OR-mallia ”houkuttelevaksi ehdotukseksi tietoisuuden biologian ymmärtämiseksi”, todeten, että se ”vetoaa neuronien mikrotubulusten kvanttiprosesseihin”, ja argumentoiden, että malli on ”erityisen tärkeä skitsofrenian ymmärtämiseksi… mikrotubulusten jaetun ’rungon’ vuoksi”.[26] Sama katsaus kehystää skitsofrenian tietoisuuden häiriönä, viitaten näyttöön ”minäkokemuksen poikkeavuuksista, vääristyneestä aikaperseptiosta sekä epätoiminnallisesta intentionaalisesta sidonnasta”, ja yhdistää nämä ”poikkeaviin neuraalisiin värähtelyihin sekä mikrotubulusten poikkeavuuksiin”, huipentuen postulaattiin, jonka mukaan ”skitsofrenia on tietoisuuden häiriö, joka johtuu mahdollisesti mikrotubulusten toimintahäiriöstä”.[26]
Muut skitsofrenialäheiset lähestymistavat ovat muodollisempia tai metaforisempia kuin mikrofysikaalisia, kuten ehdotus ”psykodynaamisen tiedostamattoman kvanttilogiikasta”, väittäen, että tämä ”sub rosa -kvanttilogiikka… on myös skitsofrenian hallitseva… logiikka”, ja ehdottaen, että psykoterapeutit voisivat oppia ”formaalin kvanttimetakielen” kommunikoidakseen tehokkaammin potilaiden kanssa.[27]
Laajemmin eräs kvanttiparadigmoja käsittelevä artikkeli ehdottaa kandidaatteja kvanttitilojen kuvauksista psykoottiseen fenomenologiaan, esittäen, että ”siirtymät koherenteista epäkoherentteihin aivojen kvanttitiloihin voivat poikkeavina merkitä psykoottisen havaitsemisen neuraalisia korrelaatteja” ja että ”yhteensopimattomat vaihesuhteet” saattavat ”valottaa kliinisiä ajatushäiriöitä”.[28] Psykiatriaan suuntautunut mielipidekirjoitus väittää vastaavasti, että ”kvanttilähestymistavat voisivat oletettavasti auttaa meitä ymmärtämään paljon hallusinaatioista, harhaluuloista ja muista psyykkisistä poikkeavuuksista”.[29]
Masennus ja mielialahäiriöt
Masennusta käsitellään ehdotuksessa, jonka tavoitteena on nimenomaisesti yhdistää kvanttimallit psykopatologiaan, argumentoiden, että kvanttiteoriat ”tarjoavat perusteellisen muutoksen nykyisiin lähestymistapoihin”, ja ehdottaen integraatiota kokeelliseen neurotietteeseen ”tietoisuuden virran” ja EEG:n ”gammasynkronian (GS)” kautta.[5] Tässä viitekehyksessä ”unipolaarisesta masennuksesta kärsivä potilas voitaisiin nähdä subjektina, jolla on muuttunut tietoisuuden virta”, jossa ”vihjeet” viittaavat masennuksen liittyvän ”kohonneen voiman” tietoisuuden virtaan, ja siihen liittyvään empiiriseen väitteeseen, että ”gammasynkronia… on jotenkin lisääntynyt… ohimolohkon alueella”.[5]
Kvanttineurobiologian katsaukset ehdottavat myös (edelleen spekulatiivisia) polkuja, jotka yhdistävät kvanttivapausasteet psykiatriseen hoitovasteeseen, kuten ehdotus, että litiumin teho ”voisi johtua Posner-molekyyliin sisältyvien litiumin ydinspinien aiheuttamasta lisääntyneestä dekoherenssista”.[30] Samaan aikaan Orch-OR-läheinen ultraääniraportti kuvaa akuuttia ”parantunutta mielialaa” lyhyen TUS-stimulaation jälkeen ja ehdottaa tulevia tutkimuksia, jotka kohdistuvat tiloihin, kuten ”PTSD” ja ”masennus”.[17]
Anestesia ja muuttuneet tietoisuuden tilat
Anestesia on keskeinen testialusta useissa kvanttimielitraditioissa, koska se tarjoaa kokeellisesti ja kliinisesti hallittavan tavan muokata tietoisuutta.[3, 14] Orch-OR-suuntautuneet muotoilut argumentoivat ”kvanttihypoteesin” puolesta, jossa anestesia-aineet aiheuttavat tajuttomuuden ”häiritsemällä monien neuraalisten mikrotubulusten herkkää kietoutunutta kollektiivista kvanttitilaa, joka muodostaa tietoisuuden suoran substraatin”, ja väittävät edelleen, että tämän koherentin tilan herkkyys heikolle sitoutumiselle voisi selittää, miksi anestesia-aineet näyttävät olevan valikoivasti spesifisiä tietoisuudelle kohtuullisilla annoksilla.[14]
Muut mikrotubulus/kvantti-lähestymistavat väittävät, että ”mikrotubulusten ’kvanttikanavat’, joissa anestesia-aineet pyyhkivät tietoisuuden, on tunnistettu”, ja ehdottavat myös mikrotubulusten värähtelyn ”lyöntitaajuuksia” mahdollisiksi välittäjiksi tietoisuuden EEG-korrelaateille anestesian ja valvetilan aikana.[16] QBD/kvanttioptisissa malleissa anestesia kehystetään vastaavasti kvanttitason kooperatiivisten tapahtumien estämiseksi, nimenomaisilla väitteillä, joiden mukaan ”yleisanestesia voidaan selittää kvanttitason tapahtumien estämisellä”, ja että anestesiakaasut estävät tietoisuutta heikon sitoutumisen kautta proteiinien hydrofobisiin alueisiin, mikä voisi häiritä välttämätöntä koherenssia.[24]
Toimijuus ja aika
Useat Orch-OR-lähteet yhdistävät kvanttireduktion toimijuuteen ja tahdonalaisuuteen, ehdottaen, että ”jokainen reduktio/tietoinen hetki valitsee tiettyjä mikrotubulusten tiloja, jotka säätelevät neuronien laukeamista”, ja että tämä voi tukea ”tietoista kausaalista toimijuutta”.[31] Aiheeseen liittyvä väite on, että kvanttitilan reduktiot sisältävät ”ajallista ei-lokaalisuutta”, viitaten mahdollisesti tietoon ”sekä eteen- että taaksepäin” koetussa ajassa ja siten ”pelastaen vapaan tahdon”.[31]
Aikaan keskittyvä Orch-OR-käsittely väittää, että ”tietoisuus johtuu kvanttitilan (objektiivisista) reduktioista, jotka luovat ajan virran”, ja toteaa nimenomaisesti, että ”taaksepäin suuntautuvat aikavaikutukset… voisivat mahdollistaa reaaliaikaisen tietoisen kontrollin ja pelastaa tietoisen vapaan tahdon”.[9] Toinen lausunto vakuuttaa samoin, että Orch-OR ”voi aiheuttaa ajallista ei-lokaalisuutta, lähettäen kvantti-informaatiota taaksepäin klassisessa ajassa”, yhdistäen tämän psykologian ja neurotieteen näyttöväitteisiin ja asettaen sen ratkaisuksi ”liian myöhäisen” tietoisuuden/toimijuuden ajoitusongelmaan.[11] Vielä yksi aikaan suuntautunut tiivistelmä vakuuttaa, että on olemassa ”uskottavia raportteja näennäisesti taaksepäin suuntautuvista aikavaikutuksista mielentiloissa”, ja se liittää mahdollisen mekanismin Penrosen ehdotukseen, jonka mukaan OR:llä on ”retroaktiivinen vaikutus”, joka poistaa valitsemattomat aika-avaruuden kaarevuudet, mahdollistaen siten retroaktiiviset vaikutukset ”mielikuviin ja tekoihin”.[32]
Psykedeeliset tilat
Orch-OR-narratiivissa, joka käsittelee solunsisäisiä mikrotubuluskanavia merkityksellisinä tietoisuuden modulaatiolle, eräs selitys väittää, että psykedeeliset lääkkeet voivat päästä soluihin ja ”sitoutua tubuliinin kvanttikanaviin”, lisäten siten mikrotubulusten resonanssitaajuutta ja Orch-OR-tapahtumia ja ”laajentaen” tietoisuutta.[17]
Jaetut käsitteet
Vaikka kvanttifysiikkaa ei otettaisikaan kirjaimellisesti aivojen mekanismina, useat suuntaukset jakavat pienen joukon toistuvia käsitteellisiä siirtoja, jotka voidaan kytkeä psykiatrisiin ilmiöihin, erityisesti superpositio-tyyppinen yhteensopimattomien taipumusten rinnakkaiselo, tilapäivitys tai ”romahdus” päätöksenteko/sitoutumistapahtumana, kietoutumisen kaltainen holismi yhtenäisyyden/sidonnan mallina sekä kriittisyys/faasisiirtymät mallina äkillisille muutoksille tietoisuuden tilassa.[14, 18, 25]
Ensinnäkin, QC-mallit käsittelevät ambivalenssia ja päällekkäisiä aikomuksia keskeisinä kohteina, käyttäen nimenomaisesti kvanttiformalismeja edustamaan ”ambivalenssia, päällekkäisiä aikomuksia ja äkillisiä perspektiivin muutoksia”, kliinisinä esimerkkeinä epävakaasta persoonallisuudesta kärsivät potilaat, jotka ”samanaikaisesti haluavat ja pelkäävät” läheisyyttä.[25] Toiseksi, Orch-OR-muotoilut asettavat toistuvasti ”romahduksen” keskiöön tietoisten hetkien tuottavana tapahtumana, kuvaten tietoisuutta mikrotubuluksissa orkestroitujen objektiivisten reduktioiden (”itse-romahdusten”) sarjoina, ja käsitellen siten erillisiä reduktioita kokemuksen asteittaisten hetkien mekanistisena vastineena.[32]
Kolmanneksi, kietoutumiseen vedotaan mekanistisilla ja kvaasi-mekanistisilla tavoilla selittämään yhtenäisyyttä ja sidontaa: eräs kvanttitietoisuusselitys argumentoi, että laajamittainen tietoisuus vaatii ”yhden kollektiivisen kietoutuneen kvanttitilan”, ja ehdottaa, että kokemuksen yhtenäisyys on sidottu ”kvanttifysikaalisen substraatin objektiiviseen tehokkaaseen yhtenäisyyteen”.[14] Neljänneksi, useat Orch-OR-läheiset ehdotukset hyödyntävät kriittisyyden kieltä, kuvaten itseorganisoituvaa kriittisyyttä skaalainvarianttina potenssilakiregiiminä ja käsitellen romahduksen kaltaisia tapahtumia lumivyöry/siirtymä-ilmiöinä, jotka tapahtuvat psykofyysisillä aikaskaaloilla (esim. ”10–200 ms” joissakin malleissa).[18, 33]
Kriittinen arviointi
Näiden kirjallisuuksien välillä toistuva metodologinen jakolinja koskee sitä, käytetäänkö kvantti-ideoita (a) formaaleina kognition ja kontekstivaikutusten malleina vai (b) kirjaimellisina väitteinä biologisesti toteutuneista ei-klassisista tiloista, joiden on täytettävä laboratorion kvanttijärjestelmiin verrattavissa olevat operatiiviset kriteerit.[4] Vahvin tässä edustettu yleinen varoitus on, että vaikka jotkin löydökset on tulkittu ei-klassisiksi, ”yksikään tutkimus tähän mennessä ei ole osoittanut kietoutumista, pitkäkestoista koherenssia tai romahdusdynamiikkaa hermokudoksessa” operatiivisilla kriteereillä, jotka olisivat verrattavissa hallittuihin kvanttijärjestelmiin, ja siten arvioinnin tulisi keskittyä siihen, ylittävätkö ehdotetut mallit hyvin määritellyt klassiset vaihtoehdot.[4]
Erityisesti Orch-OR-mallin osalta suuri avoin empiirinen riippuvuus on mallin tukeutuminen mikrotubulusten kvanttivärähtelyihin, jotka ovat ”kietoutuneet neuronien välillä aivoissa”, mitä on kuvattu ”piirteeksi, jota ei ole vielä todistettu”.[34] Ohjelma kuitenkin esittää anestesiaan sidottuja nimenomaisia falsifioitavuusehtoja todeten, että jos mikrotubulusten kvantti-interferenssiä (tai sen vaimenemista anestesia-aineilla) ei havaita, Orch-OR osoitettaisiin vääriksi.[7]
Lisäksi jotkin kritiikit ovat sisäisiä/kvantitatiivisia, haastaen Orch-OR-aikaskaalan ja -mittakaavan arvioiden tueksi käytettyjen biologisten lukujen riittävyyden, mukaan lukien väitteet väärin viitatuista tubuliinimäärän estimaateista ja niiden vaikutuksista siihen, kuinka monta neuronia voisi osallistua koherenttiin Orch-OR-tapahtumaan annettujen oletusten vallitessa.[19] Erillinen kriittinen synteesi (keskittyen toteutettavuuteen) päättelee, että Orch-OR-mallilta ”puuttuu vakuuttava kokeellinen näyttö, erityisesti koskien linkkiä mikrotubulusten kvanttilaskennan ja neuraalisen aktiivisuuden välillä”.[35]
Lopuksi, jopa suopeat keskustelut korostavat teoreettisen hienosäädön ja varianttikohtaisen testauksen tarvetta, painottaen, että Orch-OR ”on… keskeneräinen työ”, jossa on monia mahdollisia ”variantteja”, ja että yhden konkreettisen romahdusmallin toteutuksen poissulkeminen saattaa poistaa vain ”pienen luokan” variantteja mieluummin kuin käsitellä koko käsitteellistä ehdotusta.[20]
Tulevaisuuden suunnat
Useat lähteet konvergoivat tarpeeseen kehittää moniskaalaisia, testattavia malleja, jotka yhdistävät mikrofysikaaliset hypoteesit nimenomaisesti mitattavissa olevaan neurofysiologiaan ja kliinisiin ilmiöihin, kuten anestesiaan ja psykopatologian kannalta merkityksellisiin oireisiin.[5, 34] Viimeaikaiset Orch-OR-kehitysaskeleet tähtäävät tähän nimenomaisesti hahmottelemalla ”kvantti-klassisen viitekehyksen”, jonka tarkoituksena on tukea ”integraatiota testattavaan ja ennustavaan moniskaalaiseen malliin”, ja ehdottamalla, että kvantti-klassinen teoria voi tuottaa ”korrelaatiofunktioita, spektrejä ja termodynaamisia ominaisuuksia”, jotka ovat verrattavissa kokeisiin.[34, 36]
Laajemmassa kvanttineurobiologian kirjallisuudessa yksi suunta on käsitellä aivoja erittäin epälineaarisena järjestelmänä, jossa mikrotason kvanttitapahtumat saattavat vahvistua ylöspäin, korostaen, että ”pienten vaihteluiden… ei tarvitse olla totta” kumoutuakseen ”erittäin epälineaarisissa järjestelmissä, kuten aivoissamme”, ja että ”tulevat kokeet” saattavat ”löytää tai kumota yhteyden ionikanavien koherenssin, kenttäpotentiaalien ja… kvantinkaltaisen päätöksentekokäyttäytymisen välillä”.[37] Toinen ohjelmallinen kanta on, että edistyminen ”kvanttineurobiologiassa” riippuu edistymisestä kvanttibiologiassa yleensä, ja että monet ehdotetut neuraaliset kvanttimekanismit pysyvät ”pääosin teoreettisina”, ehdottaen vaiheittaista lähestymistapaa, jossa biofysikaalisia paikkoja ja operatiivisia tunnusmerkkejä vähitellen rajataan ja kokeellisesti rajoitetaan.[30]
Kliinisesti useat kirjoittajat ehdottavat suoraan, että mikrotubulus- ja sytoskeleton-mallit voisivat motivoida interventioita, jotka on suunnattu ”neuropatologian mikrotubulus- ja sytoskeleton-alkuperään”, mukaan lukien masennus, ja he viittaavat modaliteetteihin, kuten ultraäänistimulaatioon, uskottavina translationaalisina testitapauksina, koska ne ovat kokeellisesti hallittavissa ja suoraan merkityksellisiä psykiatrian keskeisille oireille ja tiloille.[8, 17]
Vertailu
Alla oleva taulukko tiivistää, miten pääasialliset lähestymistavat eroavat siinä, mitä ”kvantti” tarkoittaa ja miten kukin ehdottaa merkityksellisyyttä psykiatrialle.
