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Il ruolo sconcertante dei biofotoni nel cervello
Negli ultimi anni, un numero crescente di prove mostra che i fotoni svolgono un ruolo importante nel funzionamento di base delle cellule. La maggior parte di queste prove deriva dallo spegnimento delle luci e dal conteggio del numero di fotoni prodotti dalle cellule. Si scopre, con grande sorpresa di molte persone, che molte cellule, forse anche la maggior parte, emettono luce mentre funzionano.
In effetti, sembra che molte cellule utilizzino la luce per comunicare. Ci sono certamente prove che batteri, piante e persino cellule renali comunicano in questo modo. Vari gruppi hanno persino dimostrato che i cervelli dei ratti sono letteralmente accesi grazie ai fotoni prodotti dai neuroni mentre lavorano.
E questo solleva una domanda interessante: che ruolo gioca la luce nel lavoro dei neuroni? Il fatto che i neuroni emettano luce non significa che possano riceverla o elaborarla.
Ma stanno iniziando a emergere prove interessanti che la luce potrebbe svolgere un ruolo importante nella funzione neuronale. Ad esempio, all'inizio di quest'anno, un gruppo ha dimostrato che i neuroni spinali nei ratti possono effettivamente condurre la luce.
Oggi, Majid Rahnama della Shahid Bahonar University di Kerman in Iran e un gruppo di amici, suggeriscono come potrebbe funzionare. E continuano persino a fare una previsione sorprendente sul ruolo che i fotoni potrebbero svolgere nel modo in cui funziona il cervello.
Per cominciare, Rahnama e co. sottolineano che i neuroni contengono molte molecole sensibili alla luce, come anelli di porfirina, anelli flavinici, piridinici, cromofori lipidici e amminoacidi aromatici. In particolare, i mitocondri, le macchine all'interno delle cellule che producono energia, contengono diversi cromofori prominenti.
La presenza di molecole sensibili alla luce rende difficile immaginare come potrebbero non essere influenzate dai biofotoni.
Ma i fotoni verrebbero assorbiti anche da altre cose nella cellula, liquidi, membrane ecc., e questo dovrebbe rendere le cellule opache. Quindi Rhanama e co. ipotizzano che i microtubuli possano fungere da guide d'onda, incanalando la luce da una parte all'altra di una cellula.
I microtubuli sono l'impalcatura interna all'interno delle cellule, fornendo supporto strutturale ma anche creando autostrade lungo le quali le macchine molecolari trasportano merci intorno alla cellula. Sono cose straordinarie. Può essere che funzionino anche come fibre ottiche?
Forse. Proseguono suggerendo che la luce incanalata dai microtubuli può aiutare a coordinare le attività in diverse parti del cervello. È certamente vero che l'attività elettrica nel cervello è sincronizzata su distanze che non possono essere facilmente spiegate. I segnali elettrici viaggiano troppo lentamente per fare questo lavoro, quindi deve esserci qualcos'altro al lavoro.
E ovviamente Rhanama e compagni non sono i primi a suggerire che i microtubuli svolgono un ruolo centrale nel funzionamento del cervello. 15 anni fa, Roger Penrose ha suggerito che la coscienza è essenzialmente un fenomeno della meccanica quantistica e che i microtubuli erano il mezzo in cui si svolge la meccanica quantistica.
È un grande salto supporre che i fotoni facciano questo lavoro. Ma la scienza è costruita su salti di immaginazione come questo. Ciò di cui Rhanama e compagni hanno bisogno ora è qualcuno che metta alla prova questa idea per loro, il che non sarà facile. Non c'è nulla di male nella speculazione, ma le prove sono il re.
Quello che è certo è che la biofotonica è uno dei campi scientifici più dinamici ed entusiasmanti di oggi. E in questo tipo di ambiente in rapido movimento, pensare in questo modo a volte può innescare una rivoluzione.
Rif: arxiv.org/abs/1012.3371 : Emissione di biofotoni e attività neurale del cervello