O teorie emergentă sugerează că un mecanism electromagnetic, adesea trecut cu vederea, ar putea fi mai fundamental pentru conștiință decât activitatea individuală a celulelor nervoase.
De decenii, neuronul se află în centrul absolut al neuroștiinței. Percepția, memoria, cogniția și însăși conștiința sunt explicate ca fiind produsul a miliarde de neuroni care descarcă impulsuri electrice, cunoscute sub numele de potențiale de acțiune. Teoretic, aceste semnale nu doar că transmit informații senzoriale, precum durerea, ci ar trebui să poată explica fiecare detaliu al complexei noastre experiențe conștiente. Cel puțin, în principiu. În realitate, detaliile acestui „cod neuronal” rămân în mare parte nedescifrate.
În timp ce atenția s-a concentrat pe impulsurile care traversează căile sinaptice, un alt fenomen, cunoscut sub numele de efecte de „câmp efaptic”, ar putea constitui de fapt mecanismul principal al cogniției. Aceste efecte, care rezultă din câmpurile electrice generate de activitatea neuronală colectivă, mai degrabă decât din conexiunile sinaptice discrete, ar putea juca un rol central în funcționarea minții.
Limitele codului neuronal: ce creează conștiința?
Conceptul de cod neuronal a fost descris pentru prima dată în anul 1943, când oamenii de știință americani au teoretizat cum operațiunile logice ar putea fi realizate prin natura binară („totul sau nimic”) a activității neuronale, o analogie directă cu funcționarea computerelor digitale. De atunci, neurocercetătorii s-au angajat într-un efort colosal pentru a descifra acest cod, însă succesul a fost limitat.
„Cea mai evidentă lacună în înțelegerea noastră se află în toate lucrurile pe care nu le-am întâlnit în călătoria noastră de la ochi la mână. Toate lucrurile minții… despre care știm atât de puțin ce fac impulsurile pentru a le crea.”, admitea neurologul Mark Humphries în cartea sa din 2020, The Spike.
Cercetătorii au recunoscut de mult timp că neuronii comunică și prin alte mijloace, inclusiv prin mecanismul mai puțin cunoscut al cuplajului efaptic. Acesta derivă din interacțiunea câmpurilor electromagnetice la scară medie și mare din creier, care coexistă cu câmpurile mult mai localizate ce însoțesc impulsurile sinaptice.
Un exemplu clar este retina, unde neuronii funcționează fără a genera potențiale de acțiune. Aceste celule folosesc electrodifuzia – mișcarea particulelor încărcate în afara sinapselor – pentru a transmite semnale către nervul optic cu o viteză și o lățime de bandă excepționale. Fără acest mecanism, vederea nu ar fi posibilă.
O nouă formă de comunicare cerebrală
Termenul „efaptic” înseamnă pur și simplu „atingere” și descrie interacțiunile electrice și magnetice fundamentale care guvernează activitatea celulară. O serie de rezultate experimentale recente sugerează că aceste forțe joacă un rol mult mai important în funcțiile cerebrale, și poate chiar în conștiință, decât se credea anterior.
Un studiu de referință, publicat în anul 2019 de laboratorul lui Dominique Durand de la Case Western Reserve University, a oferit dovezi convingătoare. Echipa sa a demonstrat că activitatea neuronală într-o secțiune de hipocamp de șoarece se putea propaga chiar și după ce secțiunea a fost tăiată fizic în două, eliminând astfel orice conexiune sinaptică. Măsurătorile au arătat că potențialul de tensiune a continuat să se propage aproape neschimbat între cele două bucăți separate, demonstrând o influență puternică a câmpurilor efaptice. Efectul a scăzut, așa cum era de așteptat, odată cu distanța, dispărând în mare parte atunci când fragmentele au fost separate la mai mult de 400 de microni.
Aceste rezultate au fost considerate atât de neașteptate, încât recenzenții au solicitat laboratorului să reproducă experimentul de două ori înainte de a aproba publicarea. La acel moment, un cercetător a comentat că descoperirile ar trebui, „în sensul literal al cuvântului, să electrizeze domeniul”.
Viteză și potențial uimitor
Cercetări ulterioare au comparat viteza de propagare a câmpurilor efaptice cu cea a impulsurilor neuronale. S-a constatat că, în materia cenușie, câmpurile efaptice se propagă de aproximativ 5.000 de ori mai rapid. Aceasta înseamnă că o informație care ar necesita o secundă pentru a traversa creierul prin căile sinaptice ar putea parcurge aceeași distanță de 5.000 de ori în același interval de timp prin cuplaj efaptic. Extrapolând la volumul tridimensional al creierului, densitatea potențială de informație a câmpurilor efaptice ar putea fi de până la 125 de miliarde de ori mai mare decât cea a activității sinaptice.
Trebuie subliniat că aceasta este o densitate potențială, iar cercetări suplimentare sunt necesare pentru a determina în ce măsură creierul valorifică acest potențial vast. Totuși, având în vedere omniprezența și eficiența acestor efecte, ar fi surprinzător dacă evoluția nu le-ar fi cooptat pentru funcții cerebrale esențiale.
Încă din 2006, legendarul neurolog Walter Freeman de la Universitatea din California, Berkeley, a argumentat că viteza activității sinaptice tradiționale nu poate explica rapiditatea funcțiilor cognitive pe care le observase la animale. Descoperirile recente privind efectele efaptice oferă un mecanism solid care ar putea explica aceste observații. Pe baza acestor dovezi, un articol teoretic recent sugerează că efectele de câmp efaptic ar putea fi, de fapt, mecanismul principal al conștiinței și cogniției.
Un sprijin suplimentar vine dintr-un alt studiu recent, printre ai cărui autori se numără Christof Koch, un nume proeminent în studiul conștiinței. Articolul concluzionează că cuplajul efaptic poate explica „coordonarea rapidă” necesară experienței conștiente, „chiar și în absența unor sinapse foarte rapide”. O astfel de lucrare ar putea muta studiul câmpurilor efaptice de la periferia neuroștiinței în centrul atenției, prevestind o înțelegere fundamental nouă a modului în care funcționează mintea umană.
