QUANTIC BRAIN

QUANTIC BRAIN

From quantamagazine

A theoretical analysis of the results of behavioral experiments performed in rats (Sechzer JA, Lieberman KW, Alexander GJ, Weidman D and Stokes PE. BiolPsychiatry, 1986; 21 (13): 1258-66), by Matthew Fisher, a theoretical physicist of the University of California, USA, has begun to generate controversy and capture the attention of  international scientific community. If subsequent experiments, to be performed by Fisher and collaborators achieve similar results to those of Sechzer JA, then Fisher could be the next winner of the Nobel Prize in Medicine for opening a new branch of medicine, inductive in turn of a second wave of biological psychiatry. A saga that seems to have been reactivated in 1986, when Fisher devastated by the effects of  a major depression that he suffered decided to follow the track to his own illness. What better then to investigate the mechanisms and behavioral effects of a simple antidepressant: Lithium. Fisher would spend a long time analyzing in depth the effects of 2 isotopes of lithium, chemical entities only different in the number of their nuclear neutrons. The experiment performed by Sechzer JA et al. consisted of administering salts of  2 stable, non-radioactive isotopes of lithium: Li-6 and Li-7 to 3-month-old rats: before, during gestation and during lactation. Li-6- puerperal rats were more affectionate, more cared for, and more frequently breastfed her offspring, while Li-6 and control mothers ignored their offspring and nursed them infrequently. For Fisher these behavioral differences lie in the nuclear spin of each isotope of Lithium, a quantum property that affects the time an atom can remain in entanglement quantum state, isolated from its environment. The smaller the spin of an atom, the lower the interaction of the nucleus with the electric and magnetic fields, having a  quantum decoherence (passage from a quantum entanglement  state  to a classical physical state), slower. By having the Li-6 and Li-7 different numbers of neutrons have different spins. Therefore, Li-7 exhibits too fast decoherence,  for quantum cognition purposes, while Li-6 remains entangled longer, thereby having different behavioral effects.

Hypothesis that suggests a role for quantum mechanisms  in the cognitive process. Fisher believes that the storage of brain quantum information is mediated by phosphorus atoms, which have a half-spin  -a low number- that would make possible long periods of coherence, capable of being further prolonged, if bound to calcium. Fisher thinks Posner molecules (Ca + P) could play the role of a natural brain qbit. After long reflections Fisher (Annals of Physics), thinks that the quantum cellular process begins with a pyrophosphate (2 phosphates released from an ATP). The interaction between the spins of these 2 phosphates causes them to become entangled and can be paired in 4 forms: 3 configurations (triplet/weakly entangled state), which are added to the total spin of one, and a fourth possibility: singlet (maximum entanglement) , capable of producing a zero spin, crucial for quantum computation. Enzymes break   entangled phosphates in 2 free phosphate ions, which remain entangled  even when separated (fast process in singlet state), being able to combine with calcium ions and oxygen becoming  Posner molecules. Neither calcium nor O atoms have nuclear spin to preserve the one-half  total: crucial spin to maintain long periods of coherence, thus protecting the entangled pairs of external interference, maintaining  its consistency for hours, days, weeks, distributed in  long brain distances, influencing the liberation of neurotransmitters and activating neuronal synapses.

CEREBRO CUANTICO

Un análisis teórico de los resultados de experimentos conductuales realizados en ratas (Sechzer JA, Lieberman KW, Alexander GJ, Weidman D y Stokes PE Biol Psychiatry. 1986;21(13):1258-66), realizado   por  Matthew Fisher, un físico teórico de la Universidad de California, USA, ha empezado a generar  controversia y captar  la atención de la comunidad científica mundial. Si los  experimentos subsiguientes, a ser realizados por Fisher y colaboradores logran  resultados similares a los de  Sechzer JA, entonces Fisher,  podría ser  el próximo  ganador del Premio Nobel de Medicina por   aperturar una nueva rama de la medicina inductora a su vez  de  una segunda gran ola de psiquiatría biológica. Una  saga que parece haberse reactivado   en  1986, cuando Fisher devastado por los efectos de la depresión mayor que padecía  decidió  seguirle  la pista  a  su propia enfermedad. Que mejor  entonces que investigar  los  mecanismos y efectos conductuales de un   antidepresivo simple: el Litio. Fisher pasaría  largo tiempo analizando  de profundis los efectos de 2 isotopos del litio, entes químicos tan solo diferentes en el número de sus neutrones nucleares.  El experimento de Sechzer JA et al, había consistido  en administrar sales de  2 isotopos  estables, no radioactivos de litio: Li-6 y Li-7 a ratas de  3 meses de edad: antes, durante la gestación y durante  la lactancia. Las ratas puérperas  que recibieron  Li-6,  mostraron más afecto, prodigaron más cuidados y amamantaron más frecuentemente a  sus crías, mientras que las que recibieron  Li-7 y las madres controles ignoraron a sus crías y las cuidaron  infrecuentemente. Para Fisher estas diferencias conductuales  radican en el spin nuclear de cada isotopo de Litio,  una propiedad cuántica que afecta al tiempo que un átomo pueda permanecer en estado cuántico entrelazado aislado de su medio ambiente. Cuanto menor es el spin de un átomo,  menor será la interacción del  núcleo con los campos eléctrico y magnético, siendo su decoherencia cuántica  (paso de un estado cuántico entrelazado a un  estado físico clásico),  más lenta. Al tener  el Li-6 y el Li-7 diferente números de neutrones tienen diferentes spins. Por  ello, el Li-7 exhibe una decoherencia,  demasiado   rápida para  propósitos de cognición cuántica,     mientras que el Li-6 permanece  entrelazado  más tiempo, teniendo por ello  diferentes efectos   conductuales.

Hipótesis que sugiere un rol  para los procesos cuánticos en el proceso cognitivo. Fisher  cree que  el almacenamiento de la   información cuántica cerebral es mediada por    átomos de Fosforo, que tienen un spin de una mitad -un numero bajo- que haría  posible tiempos prolongados de coherencia, capaces de ser prolongados  aún más,   si se unen al calcio. Fisher piensa que las moléculas de Posner (Ca +P), podrían hacer el papel de un qbit natural  cerebral.  Tras largas reflexiones Fisher (Annals of Physics), piensa que el proceso celular cuántico se inicia con un  pirofosfato (2 fosfatos liberados de un ATP). La interacción entre los spins de estos  2 fosfatos hace que devengan en  entrelazados, pudiendo aparearse en 4 formas: 3  configuraciones (estado triple/débilmente entrelazado), que se añaden al spin total de uno, y una cuarta posibilidad: singlet (entrelazamiento máximo), capaz de producir un spin zero,   crucial para la computación  cuántica. Las enzimas rompen los fosfatos  entrelazados en 2 iones fosfatos libres,  que continúan permaneciendo  entrelazados  aun cuando estén  separados (proceso veloz  en estado de   singlet), pudiendo combinarse con iones de calcio y oxigeno deviniendo en   moléculas de Posner. Ni el  calcio   ni  los  átomos de O tienen spin nuclear  para preservar el  one-half total:  spin crucial para mantener largos periodos de  coherencia, protegiendo de este modo a los pares  entrelazados   de la  interferencia externa, manteniéndose  la  coherencia  por horas, días, semanas, distribuyéndose por largas  distancias  cerebrales, influenciando la liberación de  neurotransmisores y activando las  sinapsis neuronales.