wolf
2015/04/29, 20:20
در قسمت قبل با پیش گفتار و بخشی از نظریه ی اُرک-اُر (Orch-OR) استوارت همِروف” متخصص بیهوشی و “راجر پِنروز ” ریاضی – فیزیکدان آشناشدید، امروز با ادامه ی این بحث را تقدیم می کنیم.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/human_mind_and_quantum_space.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/human_mind_and_quantum_space.jpg)
محاسبه اُرک-اُر:برای محاسبه S انرژی درونی گرانشی E را محاسبه می کنیم. E انرژی گرانشی است که در اثر تفاوت تقسیم جرم میان دو حالت فضا زمان وابسته به هم ایجاد میشود : S=Eبنابراین: E= h/2¶. T(h=ثابت پلانک)
از آنجا که S در سه بعد ظاهر می شود ولی T در یک بعد؛ می توانیم تصور کنیم که این تغییرات بین هر کدام از سه بعد فضایی به میزان مساوی تقسیم می شود. فاز بر هم نهی( وابسته )قبل از تقلیل ،معادل فرآیند ما قبل هوشیاری بوده و هر تقلیل عینی، با یک رویداد هوشیاری مجزا برابر است. OR فرآیندی محاسبه ناپذیر است ، به جای این که فقط تصادفی باشد. وقتی سیستم کوانتومی تحت نظر خود وابسته بماند و به خوبی از محیط جدا شده باشد، تقلیل خود به خودی حالت سیستم ممکن می شود؛ این تقلیل خود به خودی را می توان” خود چروکیدگی” نامید؛ چون دارای بنیانی هندسی در فضا زمان است .بیولوژی اُرک-اُر:در کجای مغز و چگونه این حالت بر هم نهی وابسته و تقلیل عینی OR می تواند رخ دهد؟ انواع مختلفی از واکنش های کوانتومی پیشنهاد شده اند. در اُرک-اُر (Orch-OR) قویاً ریز لوله ها (micro tubuls) به عنوان جز اصلی این فرایند معرفی می شود. هر چند که ریز اندام های متنوع و ساختارهای بیومولکولی دیگری هم می توانند مشارکت کنند همچون clathrin، myelin (سلول های گلیال)، شبکه های وزیکولی پیش سیناپسی و پروتئین های غشأ عصبی.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/15.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/15.jpg)
نمای شماتیک از ناحیه مرکزی نورون. نشان دهنده ریز لوله های موازی آرایش یافته که با پروتئین های اتصالی ریز لوله به هم مرتبط اند. ریز لوله ها در اکسون ها بلند و متداوند. پروتئین های اتصالی، ریز لوله ها را به پروتئین های غشایی
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/16-225x300.png (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/16.png)
ساختار ریز لوله: یک لوله تو خالی با قطر ۲۵ نانومتر، شامل ۱۳ ستون از دوتایی های توبولین است. هر مولکول توبولین مستعد ایجاد حداقل دو نوع ترکیب است: آلفا، و بتا
چرا ریز لوله ها؟ساختارهای مغزی مناسب برای حالت وابستگی کوانتومی ،باید دارای این ویژگیها باشند:• شیوع بالا
• اهمیت کارکردی (برای مثال تنظیم ارتباط عصبی و کارکرد سیناپسی)
• ساختار دو قطبی در شبکه کریستالی و تکرار شونده با سازماندهی زیاد
• توانایی ایزوله شدن از مشاهده و اندر کنش خارجی
• عملکرد در سطح رویدادهای سطح کوانتومی
• پوک و سیلندری بودن ( بعنوان راهنمای احتمالی موج کوانتومی)
• مناسب برای فرآیندهای اطلاعاتی
میکروتوبول ها، سیلندرهای تو خالی با قطر ۲۵ نانومتر هستند که طولشان متغیر است و ممکن است در برخی آکسون های عصبی کاملا بلند باشند.دیواره های سیلندر شامل ۱۳ ریز رشته طولی است که هر کدام از زیر واحدهای پروتئینی به نام توبولین ساخته شده است.هر واحد توبولین قطبی بوده و ۸ نانومتر قطر دارد. از ۲ مونومر با اندازه ۴ نانومتری کمی متمایز تشکیل شده است (توبولین های آلفا و بتا)
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/17.png (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/17.png)
تصویر بالا: دو حالت از توبولین که در آن یک رویداد کوانتومی واحد (مثلا موقعیت الکترون) با یک ترکیب پروتئینی جفت شده است. تغییر وضعیت میان دو حالت می تواند در چند نانوثانیه تاچند پیکو ثانیه رخ دهد. تصویر پائین: توبولین در حالت وابسته کوانتومی (دو حالت بر هم نهیده)
اندرکنش این توبولین ها با توبولین های مجاور می تواند اطلاعات را در سطح مولکولی تولید، منتشر و فرآوری کند. درست مثل یک ماشین خود کار سلولی. (تصاویر پایین)
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/18.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/18.jpg)
شبیه سازی ماشین خودکار ریز لوله ای. توبولین های سیاه و سفید به وضعیت های شکل ۳ مرتبط اند. هشت نانو ثانیه، بطور گام به گام از یک ریز لوله نشان داده شده است. الگوها حرکت کرده، نمو یافته، اندر کنش کرده و منجر به تولید الگوهای جدید می شوند.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/19.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/19.jpg)
شبیه سازی مرحله به مرحله ماشین خودکار ریز لوله. این وابستگی در توبولین های ویژه ای (خاکستری) رخ می دهد که الگوی رزونانسی (رفت و بر گشتی بین دو وضعیت کوانتومی) دارد. در هماهنگی با توبولین های میکروتوبل های دیگر،بالاخره در مرحله ۶ استانه بحرانی برای چروکیدگی (تقلیل) خودبه خودی اُرک-اُر فرا می رسد. آگاهی اُرک-اُر در انتقال مرحله ۶ به مرحله ۷ رخ می دهد. مرحله ۷ حالت تقسیم جرم را بیان می کند که با محاسبه (جهت تنظیم عملکرد عصبی) به دست می آید.
خود چروکیدگی(OR) فرآیندی غیرقابل برگشت در زمان میباشد که یک رویداد “حال” را به وجود می آورد. تداوم این رویدادها، جریانی رو به جلو از زمان و طوفانی از آگاهی به وجود می آورد.البته وابستگی کوانتومی میان توبولین ها در ریز لوله ها زمانی رخ می دهد که انرژی های بیوشیمیایی و گرمایی به درون سلول عصبی پمپ شوند.(سلول زنده باشد) همچنین آب در سطح ریز لوله منظم شده و به صورت پویا با سطح پروتئین توبولین جفت میشود. نظم آب در هسته ریز لوله تو خالی، مانند راهنمای موج کوانتومی عمل می کند. این فرآیند می تواند منتج به فوتون های بهم وابسته کوانتومی شود. آن چنان که با پدیده ابر تابش (SUPER RADIATION) و شفافیت خود انگیخته(self induced transparency) توصیف می شود.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/20.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/20.jpg)
وابستگی کوانتومی در ریز لوله: از رزونانس در الگوی کلاسیک سرچشمه می گیرند. اصل بی مکانی در حالت وابستگی کوانتومی باعث ارتباط توبولین های بر هم نهیده (خاکستری در داخل و بین ریز لوله )می شود. اتصالات MAPs موجب ایزوله ماندن سیستم می شوند. بنابراین محل های اتصال MAPs به عنوان گره هایی عمل می کنند که نوسانات کوانتومی را هماهنگ و تنظیم کرده و احتمال رویداد تقلیل را معین می کند. حالت وابستگی کوانتومی در مرحله ۸ از نو متولد می شود.
فیزیک اُرک-اُر:برای اطلاق مقادیر عددی به پدیده اُرک-اُر ،انرژی خود وابستگی E را محاسبه می کنیم .در مورد یک جفت حالت بر هم نهیده که هر کدام تقسیم جرم مشخصی دارد،E متناظر است با تفاوت گرانشی این دونوع تقسیم جرم.
زمان فرآیند پیش آگاهانه توسط Cibert 1979 ،پانصد میلی ثانیه براورد شده است: T= 500
و
T=h/E
با توجه به جرم هر مولکول توبولین و میزان E گرانشی که محاسبه کردیم؛ مشخص می شود که میزان حدود ۱۰ به توان ۹ توبولین در هر فرآیند اُرک-اُر مشارکت دارند.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/21.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/21.jpg)
نموداری شماتیک از تولد وابستگی کوانتومی. رابطه تعداد توبولین های درگیر حالت وابستگی کوانتومی و طول زمان وابستگی کوانتومی در ریز لوله ها.۵۰۰ میلی ثانیه زمان مورد نیاز فرآیند پیش آگاهی. مساحت زیر نمودار، تفاوت های جرم – انرژی را با زمان چروکیدگی مرتبط می کند. این درجه از وابستگی های هندسه های فضا- زمان (که معادل با مساحت زیر نمودار است)، منجر به تقلیل کلاسیک کوانتومی می شود. ( اُرک-اُر)
یک نورون مغزی حدود ۱۰به توان ۷ توبولین دارد . (Yu , baus 1994) .اگر گفته شود ده درصد توبولین های هر نورون در حالت وابسته کوانتومی درگیر هستند آنگاه ۱۰ به توان ۳ نورون باید در ۵۰۰ میلی ثانیه در حالت وابسته باقی بمانند تا آستانه گرانش کوانتومی حاصل شود .اگر ما اشکالی از دروندادهای هیجانی را در نظر بگیریم که در آن وابستگی کوانتومی زودتر متولد می شود (مثل زمانی که ترسیده ایم ) آنگاه مثلاً ۱۰ به توان ۱۰ توبولین وابسته در ۵۰ میلی ثانیه به آستانه اُرک-اُر می رسند (مثل تصویر پایین)
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/22.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/22.jpg)
توضیح تصویر بالا: وابستگی کوانتومی ریز لوله ها به صورت شماتیک در بازه زمانی بزرگتر. ۵ حالت مختلف آگاهی با هم مقایسه شده اند. مساحت زیر همه منحنی ها یکسان است :A – تجربه عادیB- بیهوشی : با وجود بسته های آب گریز در ریز لوله ها مرتبط است که مانع ایجاد حالت وابستگی کوانتومی می شود.C- تجربه سطح بالا : مثل افزایش ورودی تجارب حسی، باعث افزایش نرخ تولد حالت وابستگی کوانتومی می شود؛ بنابراین زودتر به آستانه رویداد اُرک-اُر می رسد (مثلاً ۲۵۰ میلی ثانیه).همچنین فرکانس اُرک-اُر دو برابر می شود.D- حالت دگرگونی : نرخ بالاتر تولید وابستگی کوانتومی به دلیل ورودی حسی و دیگر عوامل (مثلاً مدیتیشن، مصرف داروهای روان گردان و …) تمایل قبلی به حالت کوانتومی ، منجر به بالا رفتن خط پایه شد.
تنها چروکیدگی های جزئی رخ می دهد؛ بنابراین تجربه آگاهی در وضعیت “پیش آگاهی “ایجاد می شود.
برگشتن به پشت سر و دیدن یک ببر بنگال ، احتمالاً ۱۰ به توان ۱۱ توبولین را در ۵ میلی ثانیه به هم وابسته می کند .تولد آهسته وابستگی (مثلاً صورتحساب فراموش شده تلفن ) احتمالاً زمان بیشتری می برد. یک الکترون تنها ممکن است به زمانی بیش از طول عمر جهان نیاز داشته باشد تا در شرایط ایزوله به آستانه OR برسد.ملاحظات فلسفی اُرک-اُر:از آنجا که تقلیل عینی تابع موج می تواند در انواع مختلفی از موجودات بی جان رخ دهد، شاید به نظر آید که فرآیند آگاهی از دیدگاه نظریه اُرک-اُر به نوعی روح انگاری کلی دلالت دارد. ولی تنها مجموعه های بزرگ ذرات (در اینجا مولکول توبولین) که به هم وابستگی کوانتومی دارند، می توانند در بازه زمانی کوتاه _که برای آگاهی ما آشکار باشد_ دچار تقلیل هماهنگ تابع موج شوند. مثلاً زمان قابل محاسبه برای تقلیل خودبخودی تابع موج یک تک ذره الکترون بسیار طولانی تر است از سن کنونی جهان!برخی متون بودایی حتی فرکانس لحظات آگاهی را به صورت کمی بیان کرده اند. برای مثال سارواستیوادنیس ۶,۴۸۰,۰۰۰ لحظه را در ۲۴ ساعت توصیف کرده است(به طور میانگین در هر ۱۳٫۳ ثانیه یک لحظه آگاهی ) و برخی بودائیان چینی از یک فکر در هر ۲۰ ثانیه سخن گفته اند .این تنوع در فرکانس با نظریه اُرک-اُر همخوانی دارد، در واقع تفاوت در تعداد توبولین های وابسته است.مدل اُرک-اُر جنبه های مهمی از آگاهی را پشتیبانی می کند:۱- کنترل – تنظیم کنش عصبی
۲- انتقال از پیش آگاهی به آگاهی
۳- وجود”جریانی” از زمان
۴- ارتباط با هندسه بنیادین فضا زمان
۵- محاسبه ناپذیری (بر اساس نظریه کورت گودل در ریاضیات و تئوری پنروز){پن روز ابتدا فرض می‌کند که سیستم الگوریتمی A مدل تبیین کننده عملکرد ذهنی انسان باشد، سپس با استفاده از مسئله توقف در پردازشهای ماشین تورینگ بر مبنای قضیه ناتمامیت گودل نشان میدهد همواره یک گزاره محاسباتی وجود دارد که سیستم A توانایی پیش بینی توقف آنرا ندارد، در حالیکه ذهن انسان قادر به حل مسئله خواهد بود. از اینرو او نتیجه گرفت ذهن انسان به شیوه سیستم‌های صوری و اصول موضوعه‌ای عمل نمی‌کند. این بدین معنی است که ذهن دارای عملکردهای دیگری است که بر پایه الگوریتم‌ها (سیستم‌ها یا قواعد محاسبه) قابل تبیین نمی‌باشد. او این نوع عملکردها را عملکردهای محاسبه ناپذیر(non-computable) نامید. پن روز این فرضیه را در کتاب اول خود یعنی (The Emperors new mind ۱۹۸۹)، ارائه داد که فوراً به موضوعی بحث برانگیز تبدیل شد._ویکی پدیا}تعیین سطح آگاهی؛ کرم بودن چگونه است؟در چه سطحی از تکامل این آگاهی نخستین متولد شده است؟ یک ارگانیسم واحد مثل “پارامسیوم” بسیار زیرک است؛ او اسکلت سلولی خود را به طور وسیعی به کار می گیرد. ولی آیا یک پارامسی ذی شعور است؟ با در نظر گرفتن این که یک پارامسی مثل هر سلول عصبی حاوی ۱۰ به توان ۷ توبولین است؛ بنابراین جهت رخ دادن اُرک-اُر در هر پارامسی، تمامی توبولین هایش باید در وضعیت وابسته کوانتومی برای مدت حدود یک دقیقه باقی بمانند. البته چنین چیزی دور از ذهن است.
کرم الگانس c را در نظر بگیرید .۳۰۲ نورون در سیستم عصبی آن کاملاً نقشه برداری شده است. آیا در الگانس ,c اُرک-اُرروی می دهد؟ با وجود ۳×〖۱۰〗^۹ توبولین یک الگانس c یاید یک سوم توبولین هایش را برای مدت ۵۰۰ میلی ثانیه در وضعیت وابستگی کوانتومی حفظ کند. این هم دور از ذهن است ولی ناممکن نیست.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/23.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/23.jpg)
یک تفاوت بارز میان آگاهی در بشر و کرم الگانس c این است: ما رویدادهای اُرک-اُر بیشماری را می توانیم به صورت متوالی تجربه کنیم (تا حدود 〖۱۰〗^۹ رویداد در هر ثانیه) .در حالیکه الگانس c حداکثر می تواند ۲ رویداد در هر ثانیه تجربه کند. احتمالاً الگانس c حافظه و پیوستگی ذهنی ضعیف تری داشته و داده های حسی را با شدت کمتر درک می کند.نتیجه گیری:جهان همان است که ما ادراک میکنیم.ما به عنوان بشر دارای محدودیتهایی هستیم، که مانع شناخت جهان “فی نفسه”میشود. ولی آنچه مسلم است، ما جهان را بصورت قطعی درک میکنیم.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/24.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/24.jpg)نمایش جداشدگی فضا زمان در ۳ توبولین وابسته. تمایز فضا زمان در حالات عمومی بسیار کوچکتر است (در حدود ۱۰ به توان ۴- نانومتر). ولی حرکت جرم نسبتاً بزرگ، قطعاً اثرات بسیار کوچک و دقیق این چنینی بر انحنای فضا زمان دارند (مثلاً اجتماع صدها توبولین که هر کدام ۱۰ به توان ۶- تا ۰٫۲ نانومتر حرکت می کنند).
مغز کوانتومی ما قادر است در تعامل با جهان خارج، هندسه فضا زمان معادل را در میکروتوبولهای خود بازتولید کند. مغز این کار را بواسطه “تقلیل عینی هماهنگ اُرک-اُر” در سطح مولکولهای توبولین انجام می دهد. تنها در این زمان است که “ادراک” صورت میگیرد.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/25.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/25.jpg)
شکل مرکزی: سه توبولین وابسته، با نمایش جداشدگی شماتیک فضا- زمان. این سه توبولین در میان هشت ترکیب احتمالی از تقلیل_ متناظر با ۸ ترکیب هندسی فضا زمانی _محاصره شده اند.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/26.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/26.jpg)
توضیح تصویر: ما چگونه به ادراک گل قرمز میرسیم؟
شکل بالا ” دیدن گل قرمز” را نشان میدهد. فوتونهای ارسالی از گل دریافت شده و در مغز پردازش میشود.(نگاه کردن)
شکل پایین “ادراک گل قرمز” را نشان میدهد.تقلیل عینی در مغز، موجب انتخاب یک هندسه فضا-زمان یکتا در میکروتوبولهای مغزی _معادل گل قرمز_ میشود .(دیدن)
اُرک-اُر جدی تر می شود:اُرک-اُر از ابتدا مورد انتقاد قرار گرفت; زیرا محیط مغز برای شبیه سازی فرآیندهای کوانتومی حساس، بیش از حد گرم، مرطوب و شلوغ انگاشته می شد. به هر روی امروزه شواهد بیانگر فرآیند وابستگی کوانتومی “گرم” در فتوسنتز گیاهان، ناوبری پرندگان، احساس بویایی انسان،و میکروتوبول های مغزی است. کشف ارتعاشات کوانتومی دمای بالا در میکروتوبول های درون مغزی که به تازگی توسط موسسه ملی علوم طبیعی سوکوبا در ژاپن انجام شد از این تئوری پشتیبانی کرده است.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/27.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/27.jpg)
مسیرهای مارپیچ، معادل اطلاعات در سطح میکروتوبولها هستند.
به علاوه تحقیقی از آزمایشگاه Eckenhoff از دانشگاه پنسیلوانیا نشان داده که فرآیند بیهوشی به طور انتخابی هوشیاری را از بین می برد؛ در حالی که دیگر فعالیت های غیر هوشیارانه مغز را ممکن می کند، و این فرآیند از طریق میکروتوبول(ریز لوله) ها در نورون های مغز عمل می کند. یک جنبه جدید از این تئوری در مقاله به روز شده اُرک-اُر سال۲۰۱۴ معرفی شده است: منشأ ضربان های آهسته EEG که برخلاف یک قرن استفاده کلینیکی هنوز ناشناخته باقی مانده است. همچنین همروف و پنروز در مقاله جدید پیشنهاد می دهند که کیوبیت ها(واحدهای کوانتومی اطلاعات)، در واقع مسیرهای مارپیچ در شبکه های ریزلوله ای نورون ها هستند.
منابع:Hameroff Quantum Computation in Brain Microtubules The Penrose Hameroff Orch OR model (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/Hameroff-Quantum-Computation-in-Brain-Microtubules-The-Penrose-Hameroff-Orch-OR-model-of-consciousness-Royal-Society-1.pdf)
Reply to seven commentaries on “Consciousness in the universe : Review of the ‘Orch OR ’theory (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/1-s2.0-S1571064513001905-main.pdf)
Orchestrated Objective Reduction of Quantum Coherence in Brain Microtubules (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/orchestrated-objective-reduction-in-microtubuls...pdf)
لینک قسمت اول:http://forum.pioneer-life.ir/showthread.php?t=5924&goto=newpost
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/human_mind_and_quantum_space.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/human_mind_and_quantum_space.jpg)
محاسبه اُرک-اُر:برای محاسبه S انرژی درونی گرانشی E را محاسبه می کنیم. E انرژی گرانشی است که در اثر تفاوت تقسیم جرم میان دو حالت فضا زمان وابسته به هم ایجاد میشود : S=Eبنابراین: E= h/2¶. T(h=ثابت پلانک)
از آنجا که S در سه بعد ظاهر می شود ولی T در یک بعد؛ می توانیم تصور کنیم که این تغییرات بین هر کدام از سه بعد فضایی به میزان مساوی تقسیم می شود. فاز بر هم نهی( وابسته )قبل از تقلیل ،معادل فرآیند ما قبل هوشیاری بوده و هر تقلیل عینی، با یک رویداد هوشیاری مجزا برابر است. OR فرآیندی محاسبه ناپذیر است ، به جای این که فقط تصادفی باشد. وقتی سیستم کوانتومی تحت نظر خود وابسته بماند و به خوبی از محیط جدا شده باشد، تقلیل خود به خودی حالت سیستم ممکن می شود؛ این تقلیل خود به خودی را می توان” خود چروکیدگی” نامید؛ چون دارای بنیانی هندسی در فضا زمان است .بیولوژی اُرک-اُر:در کجای مغز و چگونه این حالت بر هم نهی وابسته و تقلیل عینی OR می تواند رخ دهد؟ انواع مختلفی از واکنش های کوانتومی پیشنهاد شده اند. در اُرک-اُر (Orch-OR) قویاً ریز لوله ها (micro tubuls) به عنوان جز اصلی این فرایند معرفی می شود. هر چند که ریز اندام های متنوع و ساختارهای بیومولکولی دیگری هم می توانند مشارکت کنند همچون clathrin، myelin (سلول های گلیال)، شبکه های وزیکولی پیش سیناپسی و پروتئین های غشأ عصبی.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/15.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/15.jpg)
نمای شماتیک از ناحیه مرکزی نورون. نشان دهنده ریز لوله های موازی آرایش یافته که با پروتئین های اتصالی ریز لوله به هم مرتبط اند. ریز لوله ها در اکسون ها بلند و متداوند. پروتئین های اتصالی، ریز لوله ها را به پروتئین های غشایی
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/16-225x300.png (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/16.png)
ساختار ریز لوله: یک لوله تو خالی با قطر ۲۵ نانومتر، شامل ۱۳ ستون از دوتایی های توبولین است. هر مولکول توبولین مستعد ایجاد حداقل دو نوع ترکیب است: آلفا، و بتا
چرا ریز لوله ها؟ساختارهای مغزی مناسب برای حالت وابستگی کوانتومی ،باید دارای این ویژگیها باشند:• شیوع بالا
• اهمیت کارکردی (برای مثال تنظیم ارتباط عصبی و کارکرد سیناپسی)
• ساختار دو قطبی در شبکه کریستالی و تکرار شونده با سازماندهی زیاد
• توانایی ایزوله شدن از مشاهده و اندر کنش خارجی
• عملکرد در سطح رویدادهای سطح کوانتومی
• پوک و سیلندری بودن ( بعنوان راهنمای احتمالی موج کوانتومی)
• مناسب برای فرآیندهای اطلاعاتی
میکروتوبول ها، سیلندرهای تو خالی با قطر ۲۵ نانومتر هستند که طولشان متغیر است و ممکن است در برخی آکسون های عصبی کاملا بلند باشند.دیواره های سیلندر شامل ۱۳ ریز رشته طولی است که هر کدام از زیر واحدهای پروتئینی به نام توبولین ساخته شده است.هر واحد توبولین قطبی بوده و ۸ نانومتر قطر دارد. از ۲ مونومر با اندازه ۴ نانومتری کمی متمایز تشکیل شده است (توبولین های آلفا و بتا)
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/17.png (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/17.png)
تصویر بالا: دو حالت از توبولین که در آن یک رویداد کوانتومی واحد (مثلا موقعیت الکترون) با یک ترکیب پروتئینی جفت شده است. تغییر وضعیت میان دو حالت می تواند در چند نانوثانیه تاچند پیکو ثانیه رخ دهد. تصویر پائین: توبولین در حالت وابسته کوانتومی (دو حالت بر هم نهیده)
اندرکنش این توبولین ها با توبولین های مجاور می تواند اطلاعات را در سطح مولکولی تولید، منتشر و فرآوری کند. درست مثل یک ماشین خود کار سلولی. (تصاویر پایین)
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/18.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/18.jpg)
شبیه سازی ماشین خودکار ریز لوله ای. توبولین های سیاه و سفید به وضعیت های شکل ۳ مرتبط اند. هشت نانو ثانیه، بطور گام به گام از یک ریز لوله نشان داده شده است. الگوها حرکت کرده، نمو یافته، اندر کنش کرده و منجر به تولید الگوهای جدید می شوند.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/19.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/19.jpg)
شبیه سازی مرحله به مرحله ماشین خودکار ریز لوله. این وابستگی در توبولین های ویژه ای (خاکستری) رخ می دهد که الگوی رزونانسی (رفت و بر گشتی بین دو وضعیت کوانتومی) دارد. در هماهنگی با توبولین های میکروتوبل های دیگر،بالاخره در مرحله ۶ استانه بحرانی برای چروکیدگی (تقلیل) خودبه خودی اُرک-اُر فرا می رسد. آگاهی اُرک-اُر در انتقال مرحله ۶ به مرحله ۷ رخ می دهد. مرحله ۷ حالت تقسیم جرم را بیان می کند که با محاسبه (جهت تنظیم عملکرد عصبی) به دست می آید.
خود چروکیدگی(OR) فرآیندی غیرقابل برگشت در زمان میباشد که یک رویداد “حال” را به وجود می آورد. تداوم این رویدادها، جریانی رو به جلو از زمان و طوفانی از آگاهی به وجود می آورد.البته وابستگی کوانتومی میان توبولین ها در ریز لوله ها زمانی رخ می دهد که انرژی های بیوشیمیایی و گرمایی به درون سلول عصبی پمپ شوند.(سلول زنده باشد) همچنین آب در سطح ریز لوله منظم شده و به صورت پویا با سطح پروتئین توبولین جفت میشود. نظم آب در هسته ریز لوله تو خالی، مانند راهنمای موج کوانتومی عمل می کند. این فرآیند می تواند منتج به فوتون های بهم وابسته کوانتومی شود. آن چنان که با پدیده ابر تابش (SUPER RADIATION) و شفافیت خود انگیخته(self induced transparency) توصیف می شود.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/20.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/20.jpg)
وابستگی کوانتومی در ریز لوله: از رزونانس در الگوی کلاسیک سرچشمه می گیرند. اصل بی مکانی در حالت وابستگی کوانتومی باعث ارتباط توبولین های بر هم نهیده (خاکستری در داخل و بین ریز لوله )می شود. اتصالات MAPs موجب ایزوله ماندن سیستم می شوند. بنابراین محل های اتصال MAPs به عنوان گره هایی عمل می کنند که نوسانات کوانتومی را هماهنگ و تنظیم کرده و احتمال رویداد تقلیل را معین می کند. حالت وابستگی کوانتومی در مرحله ۸ از نو متولد می شود.
فیزیک اُرک-اُر:برای اطلاق مقادیر عددی به پدیده اُرک-اُر ،انرژی خود وابستگی E را محاسبه می کنیم .در مورد یک جفت حالت بر هم نهیده که هر کدام تقسیم جرم مشخصی دارد،E متناظر است با تفاوت گرانشی این دونوع تقسیم جرم.
زمان فرآیند پیش آگاهانه توسط Cibert 1979 ،پانصد میلی ثانیه براورد شده است: T= 500
و
T=h/E
با توجه به جرم هر مولکول توبولین و میزان E گرانشی که محاسبه کردیم؛ مشخص می شود که میزان حدود ۱۰ به توان ۹ توبولین در هر فرآیند اُرک-اُر مشارکت دارند.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/21.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/21.jpg)
نموداری شماتیک از تولد وابستگی کوانتومی. رابطه تعداد توبولین های درگیر حالت وابستگی کوانتومی و طول زمان وابستگی کوانتومی در ریز لوله ها.۵۰۰ میلی ثانیه زمان مورد نیاز فرآیند پیش آگاهی. مساحت زیر نمودار، تفاوت های جرم – انرژی را با زمان چروکیدگی مرتبط می کند. این درجه از وابستگی های هندسه های فضا- زمان (که معادل با مساحت زیر نمودار است)، منجر به تقلیل کلاسیک کوانتومی می شود. ( اُرک-اُر)
یک نورون مغزی حدود ۱۰به توان ۷ توبولین دارد . (Yu , baus 1994) .اگر گفته شود ده درصد توبولین های هر نورون در حالت وابسته کوانتومی درگیر هستند آنگاه ۱۰ به توان ۳ نورون باید در ۵۰۰ میلی ثانیه در حالت وابسته باقی بمانند تا آستانه گرانش کوانتومی حاصل شود .اگر ما اشکالی از دروندادهای هیجانی را در نظر بگیریم که در آن وابستگی کوانتومی زودتر متولد می شود (مثل زمانی که ترسیده ایم ) آنگاه مثلاً ۱۰ به توان ۱۰ توبولین وابسته در ۵۰ میلی ثانیه به آستانه اُرک-اُر می رسند (مثل تصویر پایین)
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/22.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/22.jpg)
توضیح تصویر بالا: وابستگی کوانتومی ریز لوله ها به صورت شماتیک در بازه زمانی بزرگتر. ۵ حالت مختلف آگاهی با هم مقایسه شده اند. مساحت زیر همه منحنی ها یکسان است :A – تجربه عادیB- بیهوشی : با وجود بسته های آب گریز در ریز لوله ها مرتبط است که مانع ایجاد حالت وابستگی کوانتومی می شود.C- تجربه سطح بالا : مثل افزایش ورودی تجارب حسی، باعث افزایش نرخ تولد حالت وابستگی کوانتومی می شود؛ بنابراین زودتر به آستانه رویداد اُرک-اُر می رسد (مثلاً ۲۵۰ میلی ثانیه).همچنین فرکانس اُرک-اُر دو برابر می شود.D- حالت دگرگونی : نرخ بالاتر تولید وابستگی کوانتومی به دلیل ورودی حسی و دیگر عوامل (مثلاً مدیتیشن، مصرف داروهای روان گردان و …) تمایل قبلی به حالت کوانتومی ، منجر به بالا رفتن خط پایه شد.
تنها چروکیدگی های جزئی رخ می دهد؛ بنابراین تجربه آگاهی در وضعیت “پیش آگاهی “ایجاد می شود.
برگشتن به پشت سر و دیدن یک ببر بنگال ، احتمالاً ۱۰ به توان ۱۱ توبولین را در ۵ میلی ثانیه به هم وابسته می کند .تولد آهسته وابستگی (مثلاً صورتحساب فراموش شده تلفن ) احتمالاً زمان بیشتری می برد. یک الکترون تنها ممکن است به زمانی بیش از طول عمر جهان نیاز داشته باشد تا در شرایط ایزوله به آستانه OR برسد.ملاحظات فلسفی اُرک-اُر:از آنجا که تقلیل عینی تابع موج می تواند در انواع مختلفی از موجودات بی جان رخ دهد، شاید به نظر آید که فرآیند آگاهی از دیدگاه نظریه اُرک-اُر به نوعی روح انگاری کلی دلالت دارد. ولی تنها مجموعه های بزرگ ذرات (در اینجا مولکول توبولین) که به هم وابستگی کوانتومی دارند، می توانند در بازه زمانی کوتاه _که برای آگاهی ما آشکار باشد_ دچار تقلیل هماهنگ تابع موج شوند. مثلاً زمان قابل محاسبه برای تقلیل خودبخودی تابع موج یک تک ذره الکترون بسیار طولانی تر است از سن کنونی جهان!برخی متون بودایی حتی فرکانس لحظات آگاهی را به صورت کمی بیان کرده اند. برای مثال سارواستیوادنیس ۶,۴۸۰,۰۰۰ لحظه را در ۲۴ ساعت توصیف کرده است(به طور میانگین در هر ۱۳٫۳ ثانیه یک لحظه آگاهی ) و برخی بودائیان چینی از یک فکر در هر ۲۰ ثانیه سخن گفته اند .این تنوع در فرکانس با نظریه اُرک-اُر همخوانی دارد، در واقع تفاوت در تعداد توبولین های وابسته است.مدل اُرک-اُر جنبه های مهمی از آگاهی را پشتیبانی می کند:۱- کنترل – تنظیم کنش عصبی
۲- انتقال از پیش آگاهی به آگاهی
۳- وجود”جریانی” از زمان
۴- ارتباط با هندسه بنیادین فضا زمان
۵- محاسبه ناپذیری (بر اساس نظریه کورت گودل در ریاضیات و تئوری پنروز){پن روز ابتدا فرض می‌کند که سیستم الگوریتمی A مدل تبیین کننده عملکرد ذهنی انسان باشد، سپس با استفاده از مسئله توقف در پردازشهای ماشین تورینگ بر مبنای قضیه ناتمامیت گودل نشان میدهد همواره یک گزاره محاسباتی وجود دارد که سیستم A توانایی پیش بینی توقف آنرا ندارد، در حالیکه ذهن انسان قادر به حل مسئله خواهد بود. از اینرو او نتیجه گرفت ذهن انسان به شیوه سیستم‌های صوری و اصول موضوعه‌ای عمل نمی‌کند. این بدین معنی است که ذهن دارای عملکردهای دیگری است که بر پایه الگوریتم‌ها (سیستم‌ها یا قواعد محاسبه) قابل تبیین نمی‌باشد. او این نوع عملکردها را عملکردهای محاسبه ناپذیر(non-computable) نامید. پن روز این فرضیه را در کتاب اول خود یعنی (The Emperors new mind ۱۹۸۹)، ارائه داد که فوراً به موضوعی بحث برانگیز تبدیل شد._ویکی پدیا}تعیین سطح آگاهی؛ کرم بودن چگونه است؟در چه سطحی از تکامل این آگاهی نخستین متولد شده است؟ یک ارگانیسم واحد مثل “پارامسیوم” بسیار زیرک است؛ او اسکلت سلولی خود را به طور وسیعی به کار می گیرد. ولی آیا یک پارامسی ذی شعور است؟ با در نظر گرفتن این که یک پارامسی مثل هر سلول عصبی حاوی ۱۰ به توان ۷ توبولین است؛ بنابراین جهت رخ دادن اُرک-اُر در هر پارامسی، تمامی توبولین هایش باید در وضعیت وابسته کوانتومی برای مدت حدود یک دقیقه باقی بمانند. البته چنین چیزی دور از ذهن است.
کرم الگانس c را در نظر بگیرید .۳۰۲ نورون در سیستم عصبی آن کاملاً نقشه برداری شده است. آیا در الگانس ,c اُرک-اُرروی می دهد؟ با وجود ۳×〖۱۰〗^۹ توبولین یک الگانس c یاید یک سوم توبولین هایش را برای مدت ۵۰۰ میلی ثانیه در وضعیت وابستگی کوانتومی حفظ کند. این هم دور از ذهن است ولی ناممکن نیست.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/23.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/23.jpg)
یک تفاوت بارز میان آگاهی در بشر و کرم الگانس c این است: ما رویدادهای اُرک-اُر بیشماری را می توانیم به صورت متوالی تجربه کنیم (تا حدود 〖۱۰〗^۹ رویداد در هر ثانیه) .در حالیکه الگانس c حداکثر می تواند ۲ رویداد در هر ثانیه تجربه کند. احتمالاً الگانس c حافظه و پیوستگی ذهنی ضعیف تری داشته و داده های حسی را با شدت کمتر درک می کند.نتیجه گیری:جهان همان است که ما ادراک میکنیم.ما به عنوان بشر دارای محدودیتهایی هستیم، که مانع شناخت جهان “فی نفسه”میشود. ولی آنچه مسلم است، ما جهان را بصورت قطعی درک میکنیم.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/24.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/24.jpg)نمایش جداشدگی فضا زمان در ۳ توبولین وابسته. تمایز فضا زمان در حالات عمومی بسیار کوچکتر است (در حدود ۱۰ به توان ۴- نانومتر). ولی حرکت جرم نسبتاً بزرگ، قطعاً اثرات بسیار کوچک و دقیق این چنینی بر انحنای فضا زمان دارند (مثلاً اجتماع صدها توبولین که هر کدام ۱۰ به توان ۶- تا ۰٫۲ نانومتر حرکت می کنند).
مغز کوانتومی ما قادر است در تعامل با جهان خارج، هندسه فضا زمان معادل را در میکروتوبولهای خود بازتولید کند. مغز این کار را بواسطه “تقلیل عینی هماهنگ اُرک-اُر” در سطح مولکولهای توبولین انجام می دهد. تنها در این زمان است که “ادراک” صورت میگیرد.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/25.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/25.jpg)
شکل مرکزی: سه توبولین وابسته، با نمایش جداشدگی شماتیک فضا- زمان. این سه توبولین در میان هشت ترکیب احتمالی از تقلیل_ متناظر با ۸ ترکیب هندسی فضا زمانی _محاصره شده اند.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/26.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/26.jpg)
توضیح تصویر: ما چگونه به ادراک گل قرمز میرسیم؟
شکل بالا ” دیدن گل قرمز” را نشان میدهد. فوتونهای ارسالی از گل دریافت شده و در مغز پردازش میشود.(نگاه کردن)
شکل پایین “ادراک گل قرمز” را نشان میدهد.تقلیل عینی در مغز، موجب انتخاب یک هندسه فضا-زمان یکتا در میکروتوبولهای مغزی _معادل گل قرمز_ میشود .(دیدن)
اُرک-اُر جدی تر می شود:اُرک-اُر از ابتدا مورد انتقاد قرار گرفت; زیرا محیط مغز برای شبیه سازی فرآیندهای کوانتومی حساس، بیش از حد گرم، مرطوب و شلوغ انگاشته می شد. به هر روی امروزه شواهد بیانگر فرآیند وابستگی کوانتومی “گرم” در فتوسنتز گیاهان، ناوبری پرندگان، احساس بویایی انسان،و میکروتوبول های مغزی است. کشف ارتعاشات کوانتومی دمای بالا در میکروتوبول های درون مغزی که به تازگی توسط موسسه ملی علوم طبیعی سوکوبا در ژاپن انجام شد از این تئوری پشتیبانی کرده است.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/27.jpg (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/27.jpg)
مسیرهای مارپیچ، معادل اطلاعات در سطح میکروتوبولها هستند.
به علاوه تحقیقی از آزمایشگاه Eckenhoff از دانشگاه پنسیلوانیا نشان داده که فرآیند بیهوشی به طور انتخابی هوشیاری را از بین می برد؛ در حالی که دیگر فعالیت های غیر هوشیارانه مغز را ممکن می کند، و این فرآیند از طریق میکروتوبول(ریز لوله) ها در نورون های مغز عمل می کند. یک جنبه جدید از این تئوری در مقاله به روز شده اُرک-اُر سال۲۰۱۴ معرفی شده است: منشأ ضربان های آهسته EEG که برخلاف یک قرن استفاده کلینیکی هنوز ناشناخته باقی مانده است. همچنین همروف و پنروز در مقاله جدید پیشنهاد می دهند که کیوبیت ها(واحدهای کوانتومی اطلاعات)، در واقع مسیرهای مارپیچ در شبکه های ریزلوله ای نورون ها هستند.
منابع:Hameroff Quantum Computation in Brain Microtubules The Penrose Hameroff Orch OR model (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/Hameroff-Quantum-Computation-in-Brain-Microtubules-The-Penrose-Hameroff-Orch-OR-model-of-consciousness-Royal-Society-1.pdf)
Reply to seven commentaries on “Consciousness in the universe : Review of the ‘Orch OR ’theory (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/1-s2.0-S1571064513001905-main.pdf)
Orchestrated Objective Reduction of Quantum Coherence in Brain Microtubules (http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/04/orchestrated-objective-reduction-in-microtubuls...pdf)
لینک قسمت اول:http://forum.pioneer-life.ir/showthread.php?t=5924&goto=newpost