Quantum computation in brain microtubules: Decoherence and biological feasibility
Notice bibliographique
Résumé
The Penrose-Hameroff orchestrated objective reduction (orch. OR) model assigns a cognitive role to quantum computations in microtubules within the neurons of the brain. Despite an apparently "warm, wet, and noisy" intracellular milieu, the proposal suggests that microtubules avoid environmental decoherence long enough to reach threshold for "self-collapse" (objective reduction) by a quantum gravity mechanism put forth by Penrose. The model has been criticized as regards the issue of environmental decoherence, and a recent report by Tegmark finds that microtubules can maintain quantum coherence for only 10(-13) s, far too short to be neurophysiologically relevant. Here, we critically examine the decoherence mechanisms likely to dominate in a biological setting and find that (1) Tegmark's commentary is not aimed at an existing model in the literature but rather at a hybrid that replaces the superposed protein conformations of the orch. OR theory with a soliton in superposition along the microtubule; (2) recalculation after correcting for differences between the model on which Tegmark bases his calculations and the orch. OR model (superposition separation, charge vs dipole, dielectric constant) lengthens the decoherence time to 10(-5)-10(-4) s; (3) decoherence times on this order invalidate the assumptions of the derivation and determine the approximation regime considered by Tegmark to be inappropriate to the orch. OR superposition; (4) Tegmark's formulation yields decoherence times that increase with temperature contrary to well-established physical intuitions and the observed behavior of quantum coherent states; (5) incoherent metabolic energy supplied to the collective dynamics ordering water in the vicinity of microtubules at a rate exceeding that of decoherence can counter decoherence effects (in the same way that lasers avoid decoherence at room temperature); (6) microtubules are surrounded by a Debye layer of counterions, which can screen thermal fluctuations, and by an actin gel that might enhance the ordering of water in bundles of microtubules, further increasing the decoherence-free zone by an order of magnitude and, if the dependence on the distance between environmental ion and superposed state is accurately reflected in Tegmark's calculation, extending decoherence times by three orders of magnitude; (7) topological quantum computation in microtubules may be error correcting, resistant to decoherence; and (8) the decohering effect of radiative scatterers on microtubule quantum states is negligible. These considerations bring microtubule decoherence into a regime in which quantum gravity could interact with neurophysiology.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,005 |
| Communication savante | 0,001 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».