Die Quantenmechanik hat fast keinen Einfluss auf die Funktionsweise des Gehirns, außer insofern, als sie die Existenz von Materie erklärt. Sie sagen, dass Signale von Elektronen übertragen werden, aber das ist sehr ungenau. Sie werden vielmehr von verschiedenen Arten chemischer Signale übertragen, einschließlich Ionen. Diese Signale werden in eine warme Umgebung abgegeben, mit der sie über einen sehr kurzen Zeitraum interagieren.

Quantenmechanische Prozesse wie Interferenz und Verschränkung zeigen nur dann Effekte, die sich von der klassischen Physik unterscheiden, wenn die relevanten Informationen nicht eindringen die Umgebung. Dieses Problem wurde von Max Tegmark in Die Bedeutung der Quantendekohärenz in Gehirnprozessen im Kontext des Gehirns erklärt. Im Gehirn sollte das Auslaufen von Informationen über einen Zeitraum in der Größenordnung von $ 10 ^ {- 13} -10 ^ {- 20} $ s erfolgen. Die Zeitskala, über die Neuronen usw. feuern, beträgt $ 0,001-0,1 $ s. Ihre Gedanken sind also keine Quantenberechnungen oder ähnliches. Das Gehirn ist ein klassischer Computer.

Ja - aber nur in dem Sinne, dass alle makroskopischen Prozesse von der zugrunde liegenden Quantenmechanik im mikroskopischen Maßstab abhängen.

Nein - Quantenmechanik ist Nicht das beste Modell, um zu beschreiben, was im Gehirn passiert.

In gewisser Hinsicht ähnelt das Verhalten eines Neurons einem Quantenprozess, wie zum Beispiel dem Zerfall eines elektrisch angeregten oder radioaktiven Atoms zu seinem Grundzustand. Ein Neuron feuert entweder oder nicht. Es gibt jedoch viele Maschinen, die entweder feuern oder nicht. Daher reicht dies nicht aus, um daraus zu schließen, dass dies ein Quantenprozess ist.

https://en.wikipedia.org/wiki/All- or-none_law

Es gibt einige wichtige Unterschiede wie folgt (der wichtigste davon ist der Umfang des Prozesses).

Das Atom emittiert ein Photon (ein einzelnes) Quantum elektromagnetischer Strahlung) zufällig und unabhängig von Ereignissen in seiner Umgebung (zumindest für spontane Emission). Wir können experimentell wissen, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein bestimmter Atomtyp in einem bestimmten Zeitraum ein Photon emittiert.

Das Neuron sendet einen Impuls (eine große Anzahl von Ionen) auf ziemlich vorhersehbare Weise aus, abhängig von den empfangenen Impulsen und Reizen. Ein gutes (wenn auch eher einfaches) Modell wäre ein Wassertank, der sich automatisch entleert, wenn er vollständig gefüllt ist. Solche Tanks werden verwendet, um Urinale in den öffentlichen Badezimmern von Männern zu spülen. Es ist ein großer Schritt, um einen Computer zu bauen, der so hoch entwickelt ist wie das Gehirn, aber es sollte klar sein, dass ein solcher Panzer nicht von der Quantenmechanik abhängt. Beachten Sie, dass ein elektronisches Analogon eines solchen Tanks möglich ist.

Roger Penrose und Stuart Hammeroff arbeiten genau an dieser Hypothese. Sie glauben, dass die Spindelfaser die Struktur ist, die die Quantenwellenfunktion zusammenbricht. Bis jetzt ist es ihnen nicht gelungen, die "Spindelfaser" bei der Unterstützung von QM-Fähigkeiten zu zeigen. Aber es gibt viele Informationen zu diesem Thema, angefangen mit Roger Penrose Buch "The Emperor's New Mind".

Das Gehirn ist de facto ein klassischer Computer, wie in Alanfs Antwort erklärt. Dies lässt jedoch die Möglichkeit offen, dass das, was ein klassisches System wie unser Gehirn oder eine zukünftige KI bewusst macht, durchaus damit zusammenhängen könnte, wie sich die Quantenmechanik auf die klassische Mechanik reduziert. Ein Vorschlag in dieser Richtung (den ich persönlich nicht überzeugend finde) wurde von Roger Penrose unterbreitet, wie in Ed Yableckis Antwort erwähnt.

Eine weitaus einfachere Idee besteht darin, diese Quantenmechanik im klassischen Regime zu berücksichtigen ist immer noch nicht dasselbe wie klassische Mechanik. Was passiert ist, dass aufgrund der Verstrickung mit einer großen Anzahl von Umweltfreiheitsgraden viele typische Quanteneffekte effektiv verloren gehen und Sie dann so tun können, als ob sie nicht existieren. Um das Ergebnis von Experimenten vorherzusagen, können Sie ungestraft die klassische Mechanik verwenden. Das physikalische System ist jedoch nicht das, was Sie erhalten, wenn Sie die klassische Beschreibung als wörtlich korrekt betrachten.

Sie können deutlich sehen, wie der Unterschied zwischen der genauen quantenmechanischen Beschreibung einer AI + -Umgebung und der klassischen Beschreibung von Die KI beantwortet viele der philosophischen Einwände gegen die starke KI-Hypothese. In der genauen Beschreibung gibt es viel Raum, um Korrelationen zwischen Ein- und Ausgängen aufzurufen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt existieren, da die KI nur eine grobkörnige Messung erfährt, die mit einer großen Anzahl von Mikrozuständen übereinstimmt. Diese existieren dann als parallele Welten innerhalb ihres De-facto-Messfehlers. Die reale Existenz eines solchen Ensembles korrelierter Zustände definiert, welche Berechnung zu einem bestimmten Zeitpunkt tatsächlich durchgeführt wird. Die Schwierigkeit, dies innerhalb eines rein klassischen Bildes zu tun, steht im Mittelpunkt der Kritik an einer starken KI.

Betrachten Sie Marvin Minskys berühmtes Gedankenexperiment, Ihr Gehirn mit einem riesigen analogen Gerät zu simulieren, das aus riesigen Rädern und Zahnrädern besteht. Dann sagt eine starke KI, dass diese Simulation erfolgreich sein wird, aber die Kritiker sagen, dass dies einfach lächerlich ist. Wie um alles in der Welt kann eine Sammlung von Rädern und Zahnrädern überhaupt etwas fühlen? Sie sind eine wichtige Beobachtung, die i.m.o. ist wie folgt. Aus Ihrer Sicht kann der genaue Zustand der Räder und Zahnräder nicht genau festgelegt werden. Während Sie auf mehrere Ihrer Räder herabblicken können, schlägt jeder Versuch von Ihnen, den Zustand aller Ihrer Räder herauszufinden, fehl, weil Ihr Gedächtnis eine begrenzte Kapazität hat. Der größte Teil dieser Kapazität wird zum Ausführen der Programme verwendet, die Sie definieren. Was auch immer Sie fühlen, was auch immer das Bewusstsein wirklich ist, es ist letztendlich eine Berechnung und ein System von Rädern und Zahnrädern kann dies eindeutig definieren, vorausgesetzt, Sie rufen das MWI auf.

Tatsächlich wird elektrische Ladung von positiven Ionen (Natrium und Kalium) und nicht von Elektronen entlang des Axons des Neurons getragen. Sind sie klein genug? Ich weiß es nicht wirklich. Übrigens gibt es eine Hypothese, dass eine bestimmte Vogelart ein Paar verschränkter Elektronen verwendet, um sich zu orientieren. Die Quantenmechanik spielt auch bei Enzymen eine Rolle (zum Beispiel Quantentunneln), aber aufgrund der großen Menge an Enzymen glaube ich nicht, dass Quanteneffekte einen Unterschied machen. Es gibt ein gutes Video, das eine Hypothese zeigt, wie einige Organismen die Quantenmechanik nutzen (es ist jedoch nicht spezifisch für das Gehirn).

Was das Gehirn selbst betrifft, die Antwort ist niemand weiß, vielleicht wird es verwendet, um Informationen zu speichern oder wer weiß was. Wie Sie sagten, wäre es eine gute Sache, die Quantenmechanik zu berücksichtigen (manchmal zumindest), um zu versuchen, mehr vom Gehirn zu verstehen.

Heute werden definitiv einige ernsthafte wissenschaftliche Anstrengungen unternommen, um QM zu erklären und in Gehirnprozesse einzubeziehen. Der folgende TED-Vortrag handelt genau davon:

http://www.ted.com/talks/jim_al_khalili_how_quantum_biology_might_explain_life_s_biggest_questions?c=922691

Andere Wissenschaftler nehmen an dass die winzigen Dendriten oder Mikrotubuli auf Neuronen im Gehirn die Schnittstelle sind, an der die schwachen Quanteneffekte stattfinden und die bekannten klassischen Effekte hervorrufen.

Der Arzt Mark Germaine schreibt in seinem Aufsatz: „Eine Fülle von Daten unterstützt die Vorstellung, dass die dendritischen Arborizierungen die primären Strukturen sind, die die Wahrnehmung unterstützen (Pribram, 1991). Die neuronale Wellenform charakterisiert die Dynamik des dendritischen Netzwerks, und diese Wellenform kann durch eine Gleichung beschrieben werden, die im Wesentlichen der Gleichung entspricht, die die Quantenwellenform beschreibt (Pribram, 1991), ……… ”

Aber er diskutiert ein anderes Modell und nicht direkt das QM-Modell für das Gehirn. Den Aufsatz finden Sie hier:

http://dynapsyc.org/2015/HOLOMIND.pdf

Der Punkt ist, dass das allgemein akzeptierte mechanistische Modell für das Gehirn scheint nicht genug zu sein, um den gesamten Erfahrungsschatz zu erklären - nicht einmal die scheinbar grundlegendsten wie Geschmack, Geruch, Vision. Das mechanistische Modell kann die enorme Vielseitigkeit eines Bewusstseins nicht erklären - nicht einmal so einfach wie eine Ameise.

Ich bin zu spät zur Party, habe aber das folgende Argument nicht gesehen, das sich an der Schnittstelle von Ethik, Physik und Logik befindet. Es hat mit dem freien Willen zu tun, den wir wahrnehmen.

Die logische Definition von freiem Willen ist, dass er nicht bestimmt ist; Das ist die Bedeutung von frei . Wir tun etwas, das nicht auf Regeln basiert, d. H. Wir tun es nicht vorhersehbar, sondern spontan. Wir hätten genauso gut anders entscheiden können, aber wir haben es nicht getan.

Im Allgemeinen sehen wir vorhersehbares Verhalten nicht als Zeichen des freien Willens: Ein solches Verhalten wird von Instinkt, Moral, Konventionen oder äußeren Einflüssen wie geleitet Werbung oder Gruppenzwang.

Zeichen des freien Willens sind dagegen an Kreuzungen sichtbar: Jemand entscheidet sich, ein Held zu sein oder nicht, in dem einen oder anderen Restaurant zu essen. Wir und möglicherweise die Person selbst wussten es vorher nicht.

Im Allgemeinen fällt jedes Verhalten in eine dieser beiden Kategorien: Es ist regelbasiert, d. H. Vorhersehbar; oder es ist eine Entscheidung aus unserem freien Willen, die niemand zuverlässig vorhersagen konnte.

Das Interessante ist, dass "unvorhersehbar" aus rechnerischer Sicht einfach gleichbedeutend mit "zufällig" ist. Das ist die Definition von "zufällig": Es hängt nicht von früheren Ereignissen ab, dh es gibt keine Regeln, um ein zufälliges Ereignis aus früheren Ereignissen vorherzusagen.

Freier Wille ist logischerweise die Fähigkeit, zufällige Entscheidungen zu treffen .

(Abgesehen davon ist dies der Grund, warum es kein kategorisches Hindernis für die Emulation menschlichen Verhaltens mit Computern gibt. Jedes Verhalten ist entweder regelbasiert oder zufällig. Wir können Regel emulieren. basiertes Verhalten sehr gut mit Computern. Aber es ist auch nicht so schwer, Zufälligkeiten einzuführen oder zu emulieren.)

Machen wir uns nichts vor. Vieles von dem, was wir als freien Willen wahrnehmen, ist überhaupt nicht frei; Die überwiegende Mehrheit unseres Verhaltens wird von unserer Kultur, Ethik, unserem Geschmack, unseren Prinzipien usw. bestimmt, oft unbewusst. Dass wir weniger vorhersehbar erscheinen als wir tatsächlich sind, ist auf einen Mangel an Informationen auf der Seite des Beobachters zurückzuführen (und Big Data sagt uns, dass wir bei genügend Informationen über uns ziemlich vorhersehbar und leichtgläubig werden).

Aber wir haben ein starkes Gefühl - und gelegentlich Beispiele - für persönliche Freiheit. Wenn wir mechanische, deterministische Uhrwerke wären, wären wir nicht frei. Aber wir sind keine Uhrwerke; Die Arbeit unseres Gehirns ist nicht ganz deterministisch.

Die physische Grundlage dieser Unbestimmtheit müssen zufällige Ereignisse in unserem Gehirn sein. Elektronen, Atome und Moleküle sind keine Billardkugeln; Kein Laplace-Dämon konnte die Zukunft eines Gehirns vorhersagen, hauptsächlich nicht. Die mikroskopische Welt, die die Grundlage der von uns wahrgenommenen Welt bildet, ist einfach nicht deterministisch. In einem nichtlinearen System wie dem Gehirn machen kleine Quantenereignisse, die in beide Richtungen hätten verlaufen können, gelegentlich einen Unterschied. Ein Neuron feuert oder nicht; Die Erregung einer Gruppe von Neuronen überschreitet gerade die Schwelle in einem Wettbewerb mit einer anderen Gruppe, um dominant zu werden oder nicht.

In diesem Sinne glaube ich, dass Quanteneffekte als Quelle angeborener Unbestimmtheit und damit Freiheit eine Rolle spielen eine große Rolle in unserem Gehirn. Und im Universum.

Gehirn als Biocomputer ist viel zu komplex, um eine vollständig beschreibende Antwort in Form eines Forumsbeitrags zu erwarten.

Keine Sorge, die Situation ist noch rätselhafter! :) Die Meinungen zum Thema Quantenverhalten, die die Wahrnehmung der Realität beeinflussen (und dementsprechend die Schaffung von "Realität", aber ich rühre hier einen sehr metaphysischen Standpunkt an, der hier normalerweise aus guten Gründen vermieden wird). P. >

Alles in allem meiner Meinung nach lautet die derzeit richtige Antwort: "Aufgrund der Komplexität des Gehirns wissen wir nicht, wo die Quantenphänomene zutreffen und wo nicht in Bezug auf Gehirn und Wahrnehmung . " An diesem Punkt muss man sich der Forschung anschließen, um zumindest teilweise Antworten zu erhalten.

"(...) Ich habe keine Angst, Dinge nicht zu wissen, indem ich mich in einem mysteriösen Universum ohne welche verliere Zweck, so ist es wirklich, soweit ich das beurteilen kann. " R. P. Feynmann