¿Existen canales de comunicación óptica en nuestros cerebros?

Aquí hay una pregunta interesante: ¿hay canales de comunicación óptica en el cerebro? Esta puede ser una sugerencia radical, pero para la cual hay más que poca evidencia para pensar que vale la pena seguirla.

Muchos organismos producen luz para comunicarse, atraer parejas, etc. Hace veinte años, los biólogos descubrieron que los cerebros de las ratas también producen fotones en determinadas circunstancias. La luz es débil y difícil de detectar, pero los neurocientíficos se sorprendieron al encontrarla.

Desde entonces, la evidencia ha crecido. Los llamados biofotones parecen ser producidos naturalmente en el cerebro y en otros lugares por la descomposición de ciertas especies moleculares excitadas electrónicamente. Los cerebros de los mamíferos producen biofotones con una longitud de onda de entre 200 y 1300 nanómetros, en otras palabras, desde el infrarrojo cercano hasta el ultravioleta.

Si las células del cerebro producen biofotones de forma natural, es natural preguntarse si la naturaleza se ha aprovechado de este proceso para transmitir información. Para que eso suceda, los fotones deben transmitirse de un lugar a otro, y eso requiere algún tipo de guía de ondas, como una fibra óptica. Entonces, ¿qué estructura biológica podría realizar esa función?

Hoy recibimos una especie de respuesta gracias al trabajo de Parisa Zarkeshian de la Universidad de Calgary en Canadá y algunos amigos. Estudiaron las características ópticas de los axones, las partes largas y filiformes de las células nerviosas, y concluyeron que la transmisión de fotones a distancias de centímetros parece completamente factible dentro del cerebro.

El trabajo es una revisión de experimentos y estudios previos de axones. El equipo primero revisó un estudio que calculaba las propiedades ópticas de los axones mielinizados resolviendo las famosas ecuaciones electromagnéticas de Maxwell en tres dimensiones para determinar las propiedades ópticas de la célula.

Este estudio sugiere que el revestimiento exterior de un axón, su vaina de mielina, puede actuar como una guía de ondas para canalizar biofotones. Pero también sugiere que una amplia gama de factores pueden influir en este fenómeno al dispersar la luz o absorberla.

Estos factores incluyen cómo la transmisión de luz se ve afectada por curvas en el axón, por cambios en el radio de la vaina, por secciones transversales no circulares, etc.

Zarkeshian y sus colegas concluyen que los axones con longitudes de alrededor de 2 milímetros, aproximadamente la longitud de los axones en el cerebro, podrían transmitir entre el 46 y el 96 por ciento de los biofotones que ingresan. Vale la pena señalar que los fotones pueden propagarse en cualquier dirección: desde la terminal del axón hasta el montículo del axón o en la dirección opuesta a lo largo del axón, dicen.

El equipo pasa a calcular las tasas de comunicación de datos que esto permite. Los biólogos han medido biofotones producidos por cerebros de ratas a razón de un fotón por neurona por minuto. Aunque no parezcan muchas, hay 1011 neuronas en un cerebro humano, lo que sugiere que podría producir más de mil millones de fotones por segundo.

Este mecanismo parece ser suficiente para facilitar la transmisión de una gran cantidad de bits de información, o incluso permitir la creación de una gran cantidad de entrelazamiento cuántico, dicen Zarkeshian y compañía.

Por supuesto, existen numerosas incertidumbres en estos cálculos. Nadie conoce las propiedades ópticas precisas de las vainas de mielina, por ejemplo, porque nunca se han medido.

La mejor manera de averiguar más es probar las propiedades de transmisión óptica del tejido cerebral. Zarkeshian y compañía sugieren una serie de experimentos sencillos que harían avanzar este campo. Una forma es iluminar un extremo de una rebanada delgada de cerebro y buscar los puntos brillantes relacionados con los extremos abiertos de los axones mielinizados en el otro extremo, dicen. Hay varios otros enfoques también. Eso es algo que un neurocientífico con tiempo libre podría asumir.

Todo esto apunta a un enigma mayor. Si nuestro cerebro tiene canales de comunicación ópticos, ¿para qué sirven? Esta es una pregunta que está madura para la especulación de cielos azules.

Una línea de pensamiento se basa en el hecho de que los fotones son buenos portadores de información cuántica. Mucha gente ha teorizado que los procesos cuánticos pueden estar detrás de algunos de los procesos más misteriosos del cerebro, uno de los cuales es la conciencia misma. Zarkeshian y compañía están claramente enamorados de esta idea.

Pero esto no es más que una especulación salvaje. La comunicación cuántica requiere mucho más que canales de comunicación ópticos. También debe haber mecanismos que puedan codificar, recibir y procesar información cuántica. Es posible que existan moléculas sensibles a la luz en el cerebro, pero hay poca evidencia de esto y menos aún de que sirvan como procesadores cuánticos.

Aún así, este tipo de pensamiento es emocionante y vale la pena seguirlo en un nivel básico. Si la naturaleza produce biofotones, es posible que la evolución haya encontrado una manera de explotarlos. La pregunta es cómo.

Ref: arxiv.org/abs/1708.08887 : ¿Existen Canales de Comunicación Óptica en el Cerebro?

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