Kβαντική φυσική και ανθρώπινη συμπεριφορά. You're not irrational, you're just quantum probabilistic

Researchers explain human decision-making with physics theory. Credit: Rice University

Εκτός από τον «κόσμο» των σωματιδίων, οι νόμοι και οι εξισώσεις της κβαντικής φυσικής έχουν εφαρμογή και στην ανθρώπινη συμπεριφορά, αφού εξηγούν σκέψεις και αποφάσεις μας οι οποίες ειδάλλως μοιάζουν παράδοξες ή ακόμη και παράλογες.

Η εφαρμογή της κβαντομηχανικής στην ψυχολογία αποτελεί μία νεοεμφανιζόμενη τάση, με «πρεσβευτές» επιστήμονες που υποστηρίζουν πως με αυτό τον τρόπο όχι μόνο μπορεί να κατανοηθεί πληρέστερα ο άνθρωπος, αλλά και να λυθούν ορισμένες αντιφάσεις που έχουν εμφανιστεί κατά καιρούς στα αποτελέσματα ψυχολογικών ή κοινωνιολογικών μελετών.

Zheng Joyce Wang

Μία από τις εκπροσώπους αυτής της τάσης είναι η Ζεν Τζόις Γουάνκ, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο πολιτειακό πανεπιστήμιο του Οχάιο και διευθύντρια του Εργαστηρίου Επικοινωνίας και Ψυχοφυσιολογίας. Σύμφωνα με τη Γουάνκ, η οποία προσπαθεί να μοντελοποιήσει μαθηματικά τη διαδικασία λήψης αποφάσεων, οι κβαντομηχανικές εξισώσεις φαίνεται να περιγράφουν καλύτερα από οποιοδήποτε άλλο μαθηματικό «εργαλείο» την ανθρώπινη συμπεριφορά.

«Στον τομέα των γνωσιακών επιστημών, και ειδικά στις έρευνες για τον τρόπο λήψης αποφάσεων, κατά καιρούς έχουν προκύψει πολλά παράδοξα αποτελέσματα. Όταν ένα τέτοιο αποτέλεσμα δεν συμφωνεί με τις κλασικές θεωρίες, τότε το ονομάζουμε “παράλογο”. Υπό το φως όμως της κβαντομηχανικής, κατά κανόνα παύει να ισχύει αυτός ο χαρακτηρισμός», σημειώνει η ίδια.

Με συναδέλφους της, η ερευνήτρια περιέγραψε πρόσφατα σε δύο επιστημονικά περιοδικά αυτή τη νέα θεωρητική προσέγγιση της ψυχολογίας. Σε αυτά, οι συντάκτες τους υποστηρίζουν πως η «απάντηση» του ανθρώπου στην αβεβαιότητα είναι ένας τρόπος σκέψης που παραπέμπει στην κβαντομηχανική θεωρία, αφού τότε εγκαταλείπει τη διαδικασία συμπερασμού που βασίζεται στην κλασική θεωρία των πιθανοτήτων.

Έτσι, όλοι μας μπορούμε να δώσουμε απαντήσεις σε περίπλοκες ερωτήσεις, παρά τις πεπερασμένες διανοητικές μας δυνατότητες. Απαντήσεις που δεν μπορούν να εξηγήσουν οι επιστήμονες, αν προσπαθήσουν να τις αναλύσουν χρησιμοποιώντας τα συμβατικά εννοιολογικά εργαλεία που διαθέτουν.

Για παράδειγμα, οι ψυχολόγοι έχουν ανακαλύψει εδώ και χρόνια ότι, σε οποιοδήποτε γκάλοπ, η αλλαγή της σειράς των ερωτήσεων μπορεί να αλλάξει τις απαντήσεις που δίνουν οι συμμετέχοντες.

Επειδή οι εταιρείες δημοσκοπήσεων το γνωρίζουν, χρησιμοποιούν παραπάνω από μία εκδοχή του ερωτηματολογίου, με τις ερωτήσεις σε καθένα ταξινομημένες με τυχαίο τρόπο, ελπίζοντας πως έτσι θα περιορίσουν την επίδρασή του.

Ωστόσο, όπως έδειξε η Γουάνκ πέρυσι σε συνέδριο, στα πλαίσια μιας κβαντικής περιγραφής της ανθρώπινης συμπεριφοράς, το φαινόμενο όχι μόνο μπορεί να εξηγηθεί αλλά και να προβλεφθεί.

Η επιστήμονας ξεκαθαρίζει πως η συγκεκριμένη θεωρία δεν σημαίνει πως ο ανθρώπινος εγκέφαλος λειτουργεί στην πραγματικότητα σαν κβαντικός υπολογιστής. Επομένως, ο παραλληλισμός με την κβαντική φυσική δεν αφορά τη φυσιολογία του εγκεφάλου, αλλά ένα νέο πλαίσιο μαθηματικών αρχών που μπορεί να εξηγήσει την ανθρώπινη νόηση και συμπεριφορά.

«Στις κοινωνικές και συμπεριφορικές επιστήμες, χρησιμοποιούμε κατά κόρον μοντέλα υπολογισμού πιθανοτήτων. Για παράδειγμα, συχνά υπολογίζουμε την πιθανότητα ένας άνθρωπος να αντιδράσει με κάποιον συγκεκριμένο τρόπο ή να πάρει κάποια συγκεκριμένη απόφαση», προσθέτει.

«Παραδοσιακά, όλα αυτά τα μοντέλα βασίζονται στην κλασική θεωρία πιθανοτήτων, η οποία προέρχεται από τη φυσική μελέτη των νευτώνειων συστημάτων. Συνεπώς, δεν είναι τελικά και τόσο εξωτικό οι κοινωνικοί επιστήμονες να αρχίσουν να διερευνούν και τα κβαντικά συστήματα και τις αρχές που τα διέπουν».

Θεμελιώδες στοιχείο της κβαντικής φυσικής είναι η αβεβαιότητα: η κατάσταση ενός σωματιδίου, η ενέργειά του ή η θέση του δεν μπορούν να υπολογισθούν με απόλυτη ακρίβεια.

Αντίστοιχα, η «κβαντική γνωστική λειτουργία» ενεργοποιείται στις περιπτώσεις πνευματικής αβεβαιότητας, δηλαδή όταν δεν είμαστε απόλυτα σίγουροι για το πώς νιώθουμε ή για τη στάση που πρέπει να τηρήσουμε.

«Ο εγκέφαλός μας δεν έχει απεριόριστες δυνατότητες αποθήκευσης. Επίσης, δεν έχουμε πάντα ξεκάθαρη στάση απέναντι σε ό,τι μας συμβαίνει. Όταν κάποιος με ρωτήσει τι θα ήθελα να φάω, θα πρέπει να το σκεφθώ και τελικά να δώσω μια σαφή απάντηση». Με την κλασική προσέγγιση της ψυχολογίας, προσθέτει η επιστήμονας, τα αποτελέσματα που προκύπτουν ορισμένες φορές δεν έχουν νόημα.

Έτσι, οι επιστήμονες πρέπει να δημιουργήσουν νέα μαθηματικά αξιώματα, για να εξηγήσουν την ανθρώπινη συμπεριφορά που ερευνάται. Το αποτέλεσμα είναι να υπάρχουν σήμερα πολλά μαθηματικά μοντέλα, αρκετά από τα οποία αντιβαίνουν μεταξύ τους, ενώ κανένα δεν μπορεί να εφαρμοσθεί σε κάθε περίπτωση.

Αντίθετα, με την κβαντική προσέγγιση, όπως υποστηρίζει η Γουάνκ με τους συναδέλφους της, ένα περιορισμένο σύνολο αξιωμάτων μπορεί να εξηγήσει πολλές και περίπλοκες πτυχές της ανθρώπινης συμπεριφοράς.

Πηγή: naftemporiki.gr – news.osu.edu

Ηχητικά κύματα μπορούν να ελέγξουν τον εγκέφαλο. 'Sonogenetics' allows brain cells to be controlled by sound waves

Η ηχογενετική είναι μια νέα επαναστατική τεχνική που ανοίγει νέους δρόμους.  Scientists have used genetically modified worms to show that ultrasound can be used to activate brain, heart and muscle cells from outside the body. Credit: Salk Institute

Η ηχογενετική είναι μια νέα πρωτοποριακή τεχνική που ανακάλυψαν επιστήμονες στις ΗΠΑ και με την οποία κατάφεραν για πρώτη φορά να χρησιμοποιήσουν ηχητικά κύματα για τον έλεγχο των εγκεφαλικών κυττάρων ενός νηματώδους σκώληκα αφού είχε προηγηθεί η κατάλληλη γενετική τροποποίηση του νευρικού συστήματός του.

  

Η μέθοδος

The video shows how the nematodes change direction the moment they are blasted with sonic pulses. Credit: Salk Institute

Η ηχογενετική αποτελεί ένα βήμα πέρα από την οπτογενετική, την αντίστοιχη μέθοδο που εδώ και μία δεκαετία χρησιμοποιεί τους παλμούς του φωτός λέιζερ για να κάνει κάτι ανάλογο. Ερευνητές του Εργαστηρίου Μοριακής Νευροβιολογίας του Ινστιτούτου Βιολογικών Μελετών Salk της Καλιφόρνιας, με επικεφαλής τον καθηγητή Σρικάνθ Τσαλαζανί χρησιμοποίησαν υπερήχους όπως αυτούς που χρησιμοποιούν τα διαγνωστικά μηχανήματα υπερήχων- για να ενεργοποιήσουν με επιλεκτικό τρόπο κύτταρα του εγκεφάλου (νευρώνες).

Τα πειράματα

The worm C. elegans, with its 302 well-mapped neurons, is an ideal model for this type of research. Science Photo Library

Προς το παρόν η τεχνική έχει δοκιμαστεί με επιτυχία μόνο στον νηματώδη σκώληκα C.elegans. Όμως, οι επιστήμονες αισιοδοξούν ότι τελικά θα προσαρμόσουν κατάλληλα τη μέθοδό τους, ώστε να αξιοποιηθεί για την θεραπεία ανθρωπίνων παθήσεων, όπως οι νευροεκφυλιστικές νόσοι (π.χ. Πάρκινσον).

Οι σκώληκες, όταν δέχονται τους υπέρηχους (που οι άνθρωποι δεν μπορούν να ακούσουν), αλλάζουν κατεύθυνση. Οι κινητικοί νευρώνες στον εγκέφαλο των σκωλήκων ενεργοποιούνται κατάλληλα, αφού το νευρικό τους σύστημα έχει προηγουμένως τροποποιηθεί, έτσι ώστε να ανταποκρίνεται πλέον στα ερεθίσματα των υπερήχων (κανονικά αυτό δεν συμβαίνει).

Η οπτογενετική είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία, όμως έχει τις δικές της δυσκολίες, καθώς οι επιστήμονες συνήθως πρέπει να κάνουν νευροχειρουργική επέμβαση για να εισάγουν βαθιά στον εγκέφαλο μια οπτική ίνα που θα διοχετεύει το φως. Αντίθετα, στην περίπτωση της ηχογενετικής τέτοια επέμβαση δεν χρειάζεται, καθώς οι υπέρηχοι «τρυπώνουν» παντού με μη επεμβατικό τρόπο.

Εκτός από τους νευρώνες, η μέθοδος αυτή θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε κύτταρα της καρδιάς, των μυών κ.α., όπως δήλωσε ο Τσαλαζανί, ο οποίος τόνισε ότι «το πραγματικό κατόρθωμα θα είναι να αποδείξουμε πως η τεχνική δουλεύει και στον εγκέφαλο των θηλαστικών». Ήδη προγραμματίζονται οι πρώτες δοκιμές σε ποντίκια. Το επίτευγμα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Communications».