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Una investigación del Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo, en China, ha descubierto mecanismos cuánticos en estructuras de ferritina de laboratorio que son similares a las que se encuentran en neuronas críticas del cerebro.

Estas neuronas críticas forman parte de estructuras cerebrales implicadas en los movimientos voluntarios conscientes y en los procesos cognitivos, lo que sugiere que al menos determinadas facultades mentales humanas tienen un sustrato cuántico.

El resultado de esta investigación evidencia la existencia de una función cuántica en las capas de proteína de ferritina que se encuentran en las células, incluidas las neuronas, por lo que esa función cuántica estaría ampliamente extendida por el organismo.

Procesos cuánticos

La nueva investigación descubre nuevos aspectos de los procesos biológicos cuánticos que hasta ahora se ha sugerido ocurren en la fotosíntesis, en la mutación del ADN, en el olfato o la visión, en la actividad enzimática, y en la magnetorrecepción que usan los animales para orientarse siguiendo el campo magnético terrestre.

Según investigaciones previas, procesos cuánticos como el efecto túnel o el entrelazamiento pueden estar produciéndose en estos procesos biológicos, señalando la profunda implicación del universo cuántico en los mecanismos de la vida.

Hay otra derivada de la biología cuántica, que se perfila también como posible fuente de los procesos cognitivos e incluso de la consciencia, tal como ha sugerido, por ejemplo, Roger Penrose.

La nueva investigación afianza esta línea de investigación porque plantea con toda claridad que los procesos cuánticos pueden estar implicados en procesos cognitivos y en la toma de decisiones conscientes que ocurren a nivel humano.

Cerebro cuántico

Esta investigación fue diseñada para estudiar el transporte de electrones en estructuras de ferritina desarrolladas en laboratorio, pero que son similares a las que se encuentran en la sustancia negra pars compacta (SNc) y en el locus coeruleus (LC), grupos de neuronas de regiones críticas del cerebro.

La pars compacta contiene neuronas dopaminérgicas implicadas en la fisiopatología de las conductas adictivas. El locus cerúleo es una región anatómica cerebral involucrada en la respuesta al pánico y al estrés.

La investigación sobre la enfermedad de Parkinson ha demostrado también que la destrucción de las neuronas del SNc da como resultado la pérdida de la capacidad de iniciar un movimiento voluntario consciente. Asimismo, que la destrucción de neuronas en el LC da como resultado un procesamiento cognitivo deficiente.

Los resultados de la nueva investigación sugieren que las capas de ferritina presentes en esas estructuras cerebrales podrían proporcionar una función de conmutación que coordine esos grupos de neuronas para realizar la selección de movimientos conscientes y el procesamiento cognitivo, respectivamente, según explica uno de los investigadores, Christopher Rourk, en la revista ScienceX Dialog.

Cuestión de ferritina

La ferritina sería la clave de estos procesos: es la principal proteína almacenadora, transportadora y liberadora de forma controlada de hierro. Se produce por casi todos los organismos vivos.

Anteriormente se había descubierto que la ferritina provoca el así llamado efecto túnel, mediante el cual un electrón supera una barrera infranqueable en la física clásica: se comporta como una onda, en vez de como una partícula. Es un efecto cuántico.

También recientemente se han observado acumulaciones de capas de ferritina en muchos tejidos, incluidos los del cerebro, los melanosomas (orgánulos de pigmentación) y el tejido placentario, espacios orgánicos donde también ocurrirían procesos cuánticos.

La nueva investigación, dirigida por el profesor Cai Shen, ha demostrado que las capas de ferritina no solo conducen electrones a distancias de hasta 80 micrones mediante el efecto túnel, sino que también pueden formar un Aislante de Mott para cambiar de un estado conductor a un estado no conductor.

Un aislante de Mott es un material que «debería» ser metálico (conductor), pero presenta un comportamiento aislante. Según la nueva investigación, ese aislante tiene reflejo en la biología porque un estado que debía ser conductor, deja de serlo.

Misteriosa ferritina

Los investigadores plantean la necesidad de realizar investigaciones y pruebas adicionales de los tejidos donde se encuentran acumulaciones de ferritina, para confirmar si organismos vivos utilizan las funciones de transporte y conmutación de electrones para funciones biológicas tan importantes, tal como sugieren los experimentos de laboratorio.

Los autores de esta investigación plantean que la ferritina debe dejar de ser considerada «sólo» como una proteína de almacenamiento de hierro, ya que está dotada de un mecanismo de transporte de electrones mecánico cuántico que estaría implicado en procesos biológicos y cognitivos de gran alcance.

Si ese mecanismo existe y se utiliza para realizar la selección de acciones y el procesamiento cognitivo, podría tener importantes implicaciones para nuestra comprensión de cómo funciona el cerebro, destaca Rourk.

Biología cuántica

Muchos científicos están investigando actualmente la biología cuántica, que es la aplicación de la mecánica cuántica para investigar las funciones biológicas.

Recientemente se ha utilizado para conocer los mecanismos que están detrás de la fotosíntesis o de la forma en que las aves pueden percibir los campos magnéticos, entre otros campos.

Estos efectos biológicos cuánticos generalmente involucran electrones saltando o haciendo túneles a distancias de varios nanómetros, comportamiento que es incompatible con las partículas, pero que tiene sentido si se comportan como ondas siguiendo la dinámica cuántica, concluye Rourk.

Y parece que estos efectos biológicos cuánticos están por todas partes.

Referencia

Indication of Strongly Correlated Electron Transport and Mott Insulator in Disordered Multilayer Ferritin Structures (DMFS). Christopher Rourk et al. Materials 2021, 14(16), 4527. DOI:https://doi.org/10.3390/ma14164527

Fuente

 

 

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