La mécanique quantique n'a pratiquement aucune incidence sur le fonctionnement du cerveau, sauf dans la mesure où elle explique l'existence de la matière. Vous dites que les signaux sont véhiculés par des électrons, mais c'est très imprécis. Au contraire, ils sont transportés par divers types de signaux chimiques, y compris des ions. Ces signaux sont libérés dans un environnement chaud avec lequel ils interagissent sur une très courte période de temps.

Les processus mécaniques quantiques comme les interférences et l'intrication ne continuent à montrer des effets qui diffèrent de la physique classique que lorsque les informations pertinentes ne fuient pas dans l'environnement. Ce problème a été expliqué dans le contexte du cerveau par Max Tegmark dans L'importance de la décohérence quantique dans les processus cérébraux. Dans le cerveau, la fuite d'informations doit avoir lieu sur un temps de l'ordre $ 10 ^ {- 13} -10 ^ {- 20} $ s. L'échelle de temps sur laquelle les neurones se déclenchent, etc. est de 0,001 à 0,1 $ s. Donc vos pensées ne sont pas des calculs quantiques ou quelque chose comme ça. Le cerveau est un ordinateur classique.

Oui - mais seulement dans le sens où tous les processus macroscopiques dépendent de la mécanique quantique sous-jacente à l'échelle microscopique.

Non - la mécanique quantique est pas le meilleur modèle pour décrire ce qui se passe dans le cerveau.

Dans un sens, le comportement d'un neurone est similaire à un processus quantique, comme (par exemple) la désintégration d'un atome électriquement excité ou radioactif à son état fondamental. Un neurone se déclenche ou non. Mais il y a beaucoup de machines qui se déclenchent ou non, donc cela ne nous suffit pas pour inférer qu'il s'agit d'un processus quantique.

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

Il y a quelques différences importantes comme suit (dont la plus importante est l'échelle du processus.)

L'atome émet un photon (un seul quantum de rayonnement électromagnétique) au hasard, et indépendamment des événements dans son environnement (pour l'émission spontanée, au moins). Nous pouvons connaître expérimentalement la probabilité qu'un type particulier d'atome émette un photon dans une période de temps donnée.

Le neurone émet une impulsion (un grand nombre d'ions) de manière assez prévisible, en fonction des impulsions et des stimuli qu'il a reçus. Un bon modèle (bien que plutôt basique) serait un réservoir d'eau qui se vide automatiquement lorsqu'il est complètement plein. Ces réservoirs sont utilisés pour rincer les urinoirs dans les toilettes publiques des hommes. C'est un grand pas en avant pour construire un ordinateur aussi sophistiqué que le cerveau, mais il devrait être clair qu'un tel réservoir ne dépend pas de la mécanique quantique. Notez qu'un analogue électronique d'un tel réservoir est possible.

Roger Penrose et Stuart Hammeroff travaillent sur cette hypothèse exacte. Ils croient que la fibre du fuseau est la structure qui effondre la fonction d'onde quantique. À partir de maintenant, ils n'ont pas réussi à montrer la "fibre de broche" dans le soutien des capacités de QM. Mais il y a beaucoup d'informations sur le sujet, à commencer par le livre de Roger Penrose "The Emperor's New Mind".

Le cerveau est de facto un ordinateur classique comme l'explique la réponse d'Alanf. Cependant, cela laisse alors ouverte la possibilité que ce qui rend un système classique comme notre cerveau ou une future IA consciente, pourrait bien être lié à la façon dont la mécanique quantique se réduit à la mécanique classique. Une proposition dans ce sens (que personnellement je ne trouve pas convaincante) a été avancée par Roger Penrose comme mentionné dans la réponse d'Ed Yablecki.

Une idée beaucoup plus simple est de considérer que la mécanique quantique dans le régime classique n'est toujours pas la même que la mécanique classique. Ce qui se passe, c'est qu'en raison de l'enchevêtrement avec un grand nombre de degrés de liberté environnementaux, de nombreux effets quantiques typiques sont effectivement perdus et vous pouvez alors prétendre qu'ils n'existent pas. En ce qui concerne la prédiction du résultat des expériences, vous pouvez utiliser la mécanique classique en toute impunité. Mais le système physique n'est pas ce que vous obtenez lorsque vous prenez sa description classique pour être littéralement correcte.

Vous pouvez voir clairement la différence entre la description mécanique quantique exacte d'un environnement AI + et la description classique de l'IA répond à de nombreuses objections philosophiques contre l'hypothèse forte de l'IA. Dans la description exacte, il y a beaucoup de place pour invoquer des corrélations entre les entrées et les sorties telles qu'elles existent à un moment donné, car ce que l'IA expérimente n'est qu'une mesure grossière qui est cohérente avec un grand nombre de micro-états. Ceux-ci existent alors en tant que mondes parallèles dans son erreur de mesure de facto. L'existence réelle d'un tel ensemble d'états corrélés définit quel calcul est réellement effectué à un instant donné. La difficulté de faire cela dans une image purement classique est au cœur de la critique d'une IA forte.

Considérez la célèbre expérience de pensée de Marvin Minsky consistant à simuler votre cerveau par un énorme appareil analogique composé d'énormes roues et engrenages. Ensuite, une IA forte dit que cette simulation réussira, mais les critiques disent que c'est simplement ridicule, comment diable une collection de roues et d'engrenages peut-elle ressentir quoi que ce soit? Ils ont une observation clé à faire i.m.o. est comme suit. De votre point de vue, l'état exact des roues et des engrenages ne peut pas être défini avec précision. Bien que vous puissiez regarder vers le bas sur plusieurs de vos roues, toute tentative de votre part pour découvrir l'état de toutes vos roues échouera en raison de votre mémoire ayant une capacité limitée; la majeure partie de cette capacité est utilisée pour exécuter les programmes qui vous définissent. Quoi que vous ressentiez, quelle que soit la conscience réelle, c'est finalement un calcul et un système de roues et d'engrenages peut définir cela sans ambiguïté, à condition que vous invoquiez le MWI.

En fait, la charge électrique est transportée par des ions positifs (sodium et potassium), et non par des électrons, le long de l'axone du neurone. Sont-ils assez petits? Je ne sais pas vraiment. À propos, il existe une hypothèse selon laquelle certaines espèces d'oiseaux utilisent une paire d'électrons intriqués pour s'orienter. La mécanique quantique joue également un rôle dans les enzymes (tunnel quantique par exemple) mais en raison de la grande quantité d'enzymes, je ne pense pas que les effets quantiques font une différence. Il existe une bonne vidéo qui montre des hypothèses sur la façon dont certains organismes utilisent la mécanique quantique (ce n'est pas spécifique au cerveau, cependant).

Quant au cerveau lui-même, la réponse personne ne sait, peut-être qu'il est utilisé pour stocker des informations ou qui sait quoi. Comme vous l'avez dit, ce serait une bonne chose de prendre en compte la mécanique quantique (parfois du moins) pour essayer de mieux comprendre le cerveau.

Il y a certainement de sérieux efforts scientifiques en cours aujourd'hui pour expliquer et incorporer la QM dans les processus cérébraux. Le discours TED suivant est à peu près cela:

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

D'autres scientifiques émettent des hypothèses que les minuscules dendrites ou microtubules sur les neurones à l'intérieur du cerveau sont l'interface où les faibles effets quantiques ont lieu et créent les effets classiques connus.

Le médecin Mark Germaine écrit dans son essai: «Une mine de données soutient le notion que les arborisations dendritiques sont les structures primaires qui soutiennent la perception (Pribram, 1991). La forme d'onde neurale caractérise la dynamique du réseau dendritique, et cette forme d'onde peut être décrite par une équation qui est fondamentalement la même que l'équation décrivant la forme d'onde quantique (Pribram, 1991), ……… ”

Mais il discute d'un autre modèle et pas directement du modèle QM pour le cerveau. Trouvez l'essai ici:

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

Le fait est que le modèle mécaniste communément accepté pour le cerveau ne semble pas suffisant pour rendre compte de toute la richesse de l'expérience - pas même les plus élémentaires en apparence comme le goût, l'odorat, la vision. Le modèle mécaniste ne peut rendre compte de l'énorme polyvalence de toute conscience - même pas aussi simple que celle d'une fourmi.

Je suis en retard à la fête mais je n'ai pas vu l'argument suivant, qui est à l'intersection de l'éthique, de la physique et de la logique. Cela a à voir avec le libre arbitre que nous percevons que nous avons.

La définition logique du libre arbitre est qu'il n'est pas déterminé; c'est le sens de gratuit . Nous faisons quelque chose qui ne repose pas sur des règles, c'est-à-dire que nous ne le faisons pas de manière prévisible, mais spontanément. Nous aurions pu en décider autrement, mais nous ne l'avons pas fait.

En général, nous ne voyons pas un comportement prévisible comme un signe de libre arbitre: un tel comportement est guidé par l'instinct, le moral, les conventions ou des influences externes comme publicités ou pression des pairs.

Des signes de libre arbitre, en revanche, sont visibles aux carrefours: quelqu'un décide d'être un héros ou non, de manger dans un restaurant ou un autre. Nous, et peut-être la personne elle-même, ne savions pas à l'avance.

De manière générale, tout comportement appartient à l'une de ces deux catégories: il est basé sur des règles, c'est-à-dire prévisible; ou c'est une décision de notre libre arbitre, que personne ne pourrait prédire de manière fiable.

Ce qui est intéressant est que d'un point de vue informatique, "imprévisible" équivaut simplement à "aléatoire". C'est la définition du terme «aléatoire»: cela ne dépend pas des événements précédents, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de règles pour prédire un événement aléatoire à partir d'événements précédents.

Le libre arbitre est logiquement la capacité de prendre des décisions aléatoires .

(En passant, c'est la raison pour laquelle il n'y aura pas d'obstacle catégorique à l'émulation du comportement humain avec des ordinateurs. Tout comportement est soit basé sur des règles, soit aléatoire. Nous pouvons émuler des règles. comportement basé sur les ordinateurs. Mais il n’est pas non plus si difficile d’introduire ou d’émuler le caractère aléatoire.)

Ne nous trompons pas. Une grande partie de ce que nous percevons comme le libre arbitre n'est pas du tout libre; l'écrasante majorité de nos comportements est régie par notre culture, notre éthique, nos goûts, nos principes, etc., souvent inconsciemment. Le fait que nous semblions moins prévisibles que ce que nous sommes en réalité est dû à un manque d'informations de la part de l'observateur (et le big data nous dit que nous devenons assez prévisibles - et crédules - avec suffisamment d'informations sur nous).

Mais nous avons un fort sentiment - et des exemples occasionnels - de liberté personnelle. Si nous étions des horloges mécaniques et déterministes, nous ne serions pas libres. Mais nous ne sommes pas des horloges; le fonctionnement de notre cerveau n'est pas entièrement déterministe.

Le fondement physique de cette indétermination doit être des événements aléatoires dans notre cerveau. Les électrons, les atomes et les molécules ne sont pas des boules de billard; aucun démon de Laplace ne pouvait prédire l'avenir d'un cerveau, principalement pas. Le monde microscopique qui est le fondement du monde que nous percevons n'est tout simplement pas déterministe. Dans un système non linéaire comme le cerveau, de petits événements quantiques qui auraient pu se produire dans les deux sens feront parfois une différence. Un neurone se déclenche ou non; l'excitation d'un groupe de neurones franchit juste le seuil dans un concours avec un autre groupe pour devenir dominant, ou pas.

En ce sens, en tant que source d'indétermination innée, et donc de liberté, je crois que les effets quantiques jouent un rôle énorme dans notre cerveau. Et dans l'univers.

Le cerveau en tant que bio-ordinateur est bien trop complexe pour s'attendre à une réponse entièrement descriptive sous la forme d'un message de forum.

Ne vous inquiétez pas, la situation est encore plus criblée! :) Les opinions sur le sujet du comportement quantique affectant la perception de la réalité (et par conséquent la création de la «réalité», mais je touche ici à un point de vue très métaphysique, qui est généralement évité ici, et pour de bonnes raisons) diffèrent énormément.

Dans l'ensemble, à mon avis la réponse actuellement correcte est: "En raison de la complexité du cerveau, nous ne savons pas où les phénomènes quantiques s'appliquent et où pas en termes de cerveau et de perception . " À ce stade, il faut rejoindre la recherche pour commencer à obtenir au moins des réponses partielles.

"(...) Je n'ai pas peur de ne pas savoir des choses, en étant perdu dans un univers mystérieux sans aucune pour autant que je sache. " R. P. Feynmann