脳で「量子もつれ」の発生源となりえる場所を発見、意識の根源は光か？　脳には「光のもつれ」を生成する量子器官が存在

私たちの意識は、量子世界の光によって生成されているのでしょうか？
また脳はどうやってもつれ状態にある光子を生産していたのでしょうか？
研究内容の詳細は2024年8月2日に『Physical Review E』にて発表されました。

■私たちの意識はどこから生まれているのか？
私たちの意識は、何百万ものニューロンの同期的な活動によって維持されています。
脳の同期は、脳機能の異常や脳疾患にも関連しており、たとえばパーキンソン病では損傷を受けたニューロンの周りでは神経活動の同期が失われていることが知られています。
また私たちの意識をはじめとしたさまざまな認知機能も、神経活動の同期によって生成されていると考えられています。
しかし現在、そのような大規模な同期がどのようなメカニズムによって達成されているかは明らかになっていません。
新たな研究では、脳の神経線維には量子もつれ状態にある光子対を生成でき、この光の粒子たちが脳の同期において重要な役割を果たしている可能性が示されました。

近年の量子生物学の進歩により、生物の細胞内では、古典的な電気信号や化学反応だけでなく、量子的な現象が起こっていることが明らかになってきました。
※略
では、脳細胞ではどうなのでしょうか？
もし脳細胞が不思議な量子世界の仕組みを使っている場合、既存の仕組みのAIでは人間の脳機能の模倣において決定的な要素（量子システム）を欠いていることになるでしょう。
というのも既存の生成AIでは、脳細胞と電気信号を模倣した仕組みを採用していますが、その基礎原理は点と線を結ぶ古典物理学の範疇に留まっています。
※略
そこで今回、研究者たちは、脳細胞において量子力学的な仕組みの発生源が存在するかどうかを調べることにしました。

■脳には「光のもつれ」を生成する量子器官が存在する
脳細胞では量子力学的な仕組みが働いているのか？
働いているとすれば、どこが発生源なのか？
答えを得るため研究者たちは各種の脳細胞を細かく分析し候補となるものを探しました。
するとミエリン鞘（ミエリンしょう）と呼ばれる特殊な細胞膜の層が研究者たちの目を引きました。

ミエリン鞘は上の図のように、ニューロンの腕（軸索）の外側を包むように存在しており、軸索にエネルギーを供給したり、
電気信号が外に漏れたり内部に入り込まないようにする絶縁体としても機能します。
ニューロンの軸索が電線だとすれば、ミエリン鞘は電線の自動メンテナンス機能付きのゴム被膜と言えるでしょう。
しかし近年の研究ではミエリン鞘の役割が単なる絶縁体ではなく、神経同期を促す役割をもっている可能性が示唆されるようになってきました。
また別の研究では、ニューロン内部のミトコンドリアからは微弱な赤外線光子が放出されていることが示唆されています。
そこで研究者たちは、ニューロンで生成される光の粒子がミエリン鞘に吸収されたとき何が起こるかを確かめるため計算を行いました。
するとミトコンドリアから発せられた光子がミエリン鞘に吸収されると、ミエリン鞘を構成する細胞膜で化学結合が発生することが判明。
さらに結合部分からは2つの光子が次々に放出され、それら放出された光子対が「量子もつれ」の状態になることが示されました。
※略
2つの粒子が量子もつれ状態にある場合、一方の状態の変化はもう一方の変化を即時に引き起こします。
そのため脳のある部分と別の部分に量子もつれ状態の光子がある場合、電気信号や化学物質の分泌よりも遥かに迅速な同期が実現します。

この結果は、ミエリン鞘が脳において量子もつれ状態の光子を生成するる量子器官として機能しており、
脳がこの光の粒子を使って活動の同期を行っている可能性を示しています。
以前に行われた研究でも、今回の結果を指示する内容が含まれており、赤外線光子を使ってマウスの神経活動に影響を及ぼすことに成功しています。
※略