Nuevos experimentos sobre los microtúbulos neuronales, la anestesia y ciertos fenómenos de coherencia cuántica han devuelto al primer plano la controvertida teoría de Roger Penrose y Stuart Hameroff. Los indicios son sugerentes, pero todavía no demuestran que la conciencia nazca en las profundidades cuánticas del cerebro

 

Durante más de medio siglo, la ciencia ha buscado la conciencia en la actividad eléctrica del cerebro. La ha perseguido a través de las descargas de las neuronas, de las conexiones sinápticas, de las oscilaciones corticales y de los grandes circuitos que se activan cuando una persona ve, recuerda, decide o siente. Los instrumentos se han vuelto cada vez más precisos; las imágenes del cerebro, más detalladas; los modelos informáticos, más complejos. Sin embargo, la pregunta esencial permanece abierta: ¿cómo puede una masa de células, proteínas e impulsos electroquímicos producir la experiencia íntima de estar vivo?

 

Sabemos qué regiones cerebrales se activan cuando contemplamos un rostro, experimentamos dolor o evocamos un recuerdo. Podemos observar cómo una lesión transforma la personalidad, cómo una sustancia altera la percepción o cómo un anestésico desconecta en pocos segundos el mundo interior de un ser humano. Pero identificar los mecanismos asociados a la conciencia no equivale a explicar por qué esos mecanismos van acompañados de una experiencia subjetiva. La neurociencia puede registrar lo que sucede en el cerebro cuando vemos el color rojo; otra cuestión, mucho más difícil, es explicar por qué existe la sensación personal e intransferible de estar viendo ese rojo.

 

En ese vacío, situado entre la materia cerebral y la experiencia consciente, ha sobrevivido durante más de tres décadas una de las hipótesis más audaces y discutidas de la ciencia contemporánea. El físico y matemático británico Roger Penrose y el anestesiólogo estadounidense Stuart Hameroff sostienen que la conciencia no nace únicamente de la comunicación entre las neuronas, sino de procesos cuánticos que tendrían lugar en el interior de estas, dentro de unas diminutas estructuras llamadas microtúbulos. Durante años, su propuesta fue recibida por buena parte de la comunidad científica como una especulación ingeniosa, quizá fascinante, pero físicamente inverosímil. Ahora, una serie de experimentos sobre anestesia, resonancias moleculares y fenómenos cuánticos en sistemas biológicos ha obligado a volver a mirar hacia aquella frontera invisible.

 

La computadora que no sabe que existe

 

El modelo dominante describe el cerebro como una inmensa red de procesamiento de información. Cada neurona recibe señales de otras células, las integra y, cuando se alcanza un determinado umbral, emite una descarga eléctrica que transmite información a las neuronas siguientes. De la interacción entre miles de millones de estas unidades surgirían la percepción, la memoria, la inteligencia y, finalmente, la conciencia.

 

Stuart Hameroff considera insuficiente esta imagen. En un artículo publicado en 2022 en Frontiers in Molecular Neuroscience, el investigador de la Universidad de Arizona cuestionó que las neuronas puedan reducirse a simples interruptores biológicos. El modelo convencional, argumentaba, presta una atención casi exclusiva a la membrana celular, a las sinapsis y a los impulsos eléctricos, pero apenas se adentra en el complejo universo que existe dentro de cada neurona.

 

El problema no es que el modelo neuronal sea falso. Las neuronas se comunican mediante señales eléctricas y químicas, y esa actividad resulta imprescindible para el funcionamiento cerebral. La cuestión es si esa descripción agota todo lo que sucede. Para Hameroff, considerar cada neurona como una unidad elemental de cálculo supone pasar por alto una maquinaria interna capaz de procesar, organizar y posiblemente almacenar información a escalas mucho más pequeñas y rápidas.

 

Su objeción parte de una paradoja biológica. Existen organismos unicelulares que carecen de cerebro, neuronas y conexiones sinápticas, pero son capaces de desplazarse hacia el alimento, evitar obstáculos, adaptarse a estímulos y ejecutar comportamientos sorprendentemente complejos. No hay en ellos una red neuronal que dirija esas acciones. Buena parte de su capacidad para percibir y responder al entorno depende del citoesqueleto: la estructura interna que proporciona forma a la célula y organiza sus movimientos.

 

Si una sola célula puede integrar información y modificar su conducta sin disponer de sinapsis, cabe preguntarse si las neuronas realizan también una parte de su procesamiento en su interior. Allí se encuentran los microtúbulos, diminutos cilindros formados por proteínas de tubulina que atraviesan la célula como una red de vigas, caminos y canales. Tradicionalmente se les ha atribuido una función estructural y logística: mantienen la forma celular y permiten transportar sustancias de un extremo a otro de la neurona. Penrose y Hameroff les asignan un papel mucho más profundo.

 

La teoría de los instantes conscientes

 

La propuesta recibió el nombre de reducción objetiva orquestada, conocida por sus siglas inglesas, Orch OR. Penrose partía de la convicción de que la comprensión humana no puede explicarse completamente mediante algoritmos. El cerebro, sostenía, no sería solamente una computadora extraordinariamente complicada, porque determinadas facultades —la comprensión, la intuición matemática o la creatividad— contendrían un componente no computable.

 

El físico situó ese componente en uno de los territorios más desconcertantes de la naturaleza: la reducción o colapso de la función de onda cuántica. A escala microscópica, una partícula puede permanecer en una superposición de varios estados posibles. Cuando se produce una medición, esa pluralidad de posibilidades se reduce a un resultado determinado. Penrose propuso que el colapso no dependía necesariamente de la observación externa, sino que podía producirse de manera objetiva cuando la superposición alcanzaba cierto umbral relacionado con la estructura del espacio-tiempo y con la gravedad.

 

Hameroff aportó el posible escenario biológico. Los estados cuánticos se formarían y organizarían dentro de los microtúbulos neuronales. Cuando alcanzasen el umbral descrito por Penrose, se produciría una reducción objetiva “orquestada” y, con ella, un instante elemental de experiencia consciente. La sucesión de esos acontecimientos formaría el flujo continuo que experimentamos como conciencia.

 

La teoría invierte una idea popularizada por algunas interpretaciones de la física cuántica. No sería la conciencia la que provoca el colapso de la función de onda; sería el colapso el que origina la conciencia. Cada reducción cuántica contendría, según esta propuesta, una forma elemental de experiencia que, al organizarse dentro de los microtúbulos cerebrales, daría lugar a la riqueza de la mente humana.

 

La hipótesis permite conectar tres enigmas distintos: el problema de la medición cuántica, el origen físico de la conciencia y la dificultad de explicar determinadas facultades humanas mediante una computación puramente algorítmica. Esa ambición constituye al mismo tiempo su principal atractivo y una de las razones por las que ha generado tanto rechazo. Unir dos misterios no significa necesariamente resolverlos.

 

El cerebro, demasiado caliente

 

La objeción más conocida contra Orch OR parecía devastadora. Los estados cuánticos son extremadamente delicados. Los ordenadores cuánticos construidos por el ser humano necesitan operar en condiciones cuidadosamente controladas, a temperaturas próximas al cero absoluto, para evitar que el contacto con el entorno destruya la coherencia. El cerebro, por el contrario, es un órgano cálido, húmedo, químicamente activo y aparentemente hostil para cualquier superposición cuántica duradera.

 

El físico Max Tegmark calculó en el año 2000 que los posibles estados cuánticos en el cerebro perderían su coherencia en tiempos extraordinariamente breves, insuficientes para intervenir en la actividad neuronal. Para muchos científicos, aquel análisis convertía la conciencia cuántica en una imposibilidad física.

 

Los defensores de la teoría respondieron que esos cálculos partían de modelos demasiado simples: trataban el tejido cerebral como si fuera un medio homogéneo en equilibrio térmico y atribuían a las proteínas desplazamientos irreales. Una célula viva no se encuentra en equilibrio; consume energía de manera continua, mantiene estructuras organizadas y contiene regiones moleculares protegidas del agua circundante. En el interior de determinadas proteínas existen cavidades hidrofóbicas en las que podrían mantenerse interacciones cuánticas durante periodos más prolongados.

 

La biología cuántica ha contribuido a modificar el contexto del debate. En los últimos años se han identificado fenómenos cuánticos relevantes en la fotosíntesis, en ciertas reacciones enzimáticas y posiblemente en el sistema que permite a algunas aves orientarse mediante el campo magnético terrestre. La naturaleza parece haber encontrado formas de utilizar efectos cuánticos sin necesidad de congelar la vida hasta temperaturas extremas. Esto no demuestra que el cerebro sea un sistema cuántico consciente, pero debilita la afirmación de que semejante posibilidad debe descartarse por principio.

 

El enigma de la anestesia

 

El camino más prometedor hacia el origen de la conciencia podría no encontrarse en el momento en que esta aparece, sino en el instante en que desaparece. Cada día, en miles de quirófanos, una pequeña cantidad de anestésico elimina de manera reversible la experiencia consciente. El cerebro continúa activo, regula funciones vitales y conserva numerosos procesos automáticos, pero el paciente deja de experimentar el mundo y, generalmente, no conserva recuerdos de lo ocurrido.

 

Los anestésicos inhalatorios constituyen un enigma químico. Sustancias de estructuras muy diferentes producen efectos semejantes, y su potencia guarda una conocida relación con su solubilidad en aceite. Además, las dosis de distintos anestésicos pueden combinarse de una manera aproximadamente aditiva: media dosis efectiva de uno y media dosis de otro producen, en determinadas condiciones, el efecto completo. Esto resulta difícil de explicar si cada sustancia elimina la conciencia actuando sobre una combinación distinta de receptores, canales iónicos y proteínas neuronales.

 

En 2025, Michael C. Wiest, del Departamento de Neurociencia de Wellesley College, reunió en la revista Neuroscience of Consciousness varias líneas de investigación que apuntan hacia los microtúbulos como posible diana funcional de esos compuestos. Wiest no presenta un nuevo experimento propio, pero sostiene que los resultados acumulados ofrecen un respaldo creciente a la hipótesis cuántica de Penrose y Hameroff.

 

Se ha observado que los anestésicos volátiles pueden unirse a los microtúbulos y modificar procesos celulares. Algunos modelos de química cuántica han encontrado, además, una relación entre la potencia clínica de varios anestésicos y su afinidad por determinadas regiones electrónicas deslocalizadas de la tubulina. Según esta interpretación, los anestésicos alterarían las delicadas interacciones físicas que permiten organizar la actividad de los microtúbulos.

 

Uno de los resultados más llamativos fue publicado en 2024. Un grupo de investigadores administró a ratas epotilona B, una sustancia estabilizadora de los microtúbulos capaz de atravesar la barrera que protege el cerebro. Los animales tratados tardaron significativamente más en perder la conciencia cuando fueron expuestos al isoflurano. El efecto comunicado fue de considerable magnitud.

 

El experimento no demuestra que la conciencia resida en los microtúbulos, pues estos participan en numerosas funciones celulares y la modificación de la respuesta anestésica puede admitir explicaciones alternativas. Pero sí establece algo relevante: alterar los microtúbulos puede modificar el proceso por el que un anestésico induce la inconsciencia. Una estructura considerada durante mucho tiempo un simple andamio celular entra así en el centro de uno de los grandes problemas de la neurociencia.

 

Vibraciones en el interior de las neuronas

 

Los microtúbulos no son estructuras silenciosas. Diferentes investigaciones les atribuyen propiedades eléctricas, ópticas y resonantes. Aplicando energía eléctrica de distintas frecuencias, algunos equipos han detectado respuestas específicas en la tubulina, en microtúbulos aislados y en neuronas cultivadas. También se han descrito resonancias capaces de influir sobre el voltaje de la membrana neuronal y sobre el momento preciso en que se producen las descargas eléctricas.

 

Hameroff propone que estas oscilaciones forman una jerarquía de escalas. Las vibraciones más rápidas, producidas en el interior de las proteínas, podrían combinarse y generar ritmos progresivamente más lentos hasta conectarse con las frecuencias observadas en la actividad cerebral. El cerebro no funcionaría únicamente como una red de cables electroquímicos, sino como una estructura resonante en la que los procesos moleculares, celulares y corticales se encontrarían vinculados.

 

Trabajos recientes han añadido otros elementos. Se han observado fenómenos de migración de energía electrónica en microtúbulos y efectos de superradiancia en grandes redes de triptófano, un aminoácido presente en numerosas estructuras biológicas. La superradiancia aparece cuando un conjunto de emisores actúa colectivamente y produce una respuesta luminosa organizada, más intensa que la suma de sus emisiones individuales.

 

Estos experimentos muestran que determinadas arquitecturas biológicas pueden sostener comportamientos colectivos con propiedades cuánticas a temperatura ambiente. También se ha informado de que algunos anestésicos amortiguan efectos ópticos observados en los microtúbulos. El conjunto resulta compatible con una de las predicciones generales de Orch OR: si la conciencia dependiera de procesos cuánticos organizados en estas estructuras, los anestésicos podrían eliminarla perturbando precisamente esa organización.

 

Pero la compatibilidad no equivale a la confirmación. Los microtúbulos pueden presentar efectos cuánticos sin producir conciencia, del mismo modo que una molécula puede utilizar el efecto túnel sin sentir ni experimentar nada. El problema fundamental consiste en demostrar no solo que existe un fenómeno cuántico, sino que interviene causalmente en la experiencia consciente.

 

Una señal extraña dentro del cerebro humano

 

La evidencia más espectacular —y también una de las más controvertidas— procede de los experimentos realizados por Christian Kerskens y David López Pérez. Utilizando un protocolo no convencional de resonancia magnética, los investigadores comunicaron la detección de una señal que interpretaron como indicio de un estado de entrelazamiento cuántico en el cerebro humano.

 

El entrelazamiento es una de las propiedades más extraordinarias de la física cuántica. Dos o más componentes de un sistema pueden quedar relacionados de tal forma que no sea posible describir por completo el estado de uno sin tener en cuenta los demás. El sistema actúa como un todo, incluso cuando sus partes se encuentran separadas.

 

Kerskens y López Pérez observaron una señal cerebral vinculada al latido cardiaco que, según su interpretación, no podía atribuirse fácilmente a los mecanismos convencionales de la resonancia magnética. En estudios posteriores, las características de esa señal mostraron relación con el rendimiento de los participantes en pruebas de memoria a corto plazo. También se comunicaron diferencias entre los estados de vigilia y sueño.

 

De confirmarse que la señal procede de un fenómeno de entrelazamiento, el hallazgo tendría una importancia difícil de exagerar. Significaría que en el cerebro humano vivo existen estados cuánticos macroscópicos relacionados con la conciencia y con determinadas funciones cognitivas.

 

La interpretación, sin embargo, ha sido discutida. Otros científicos consideran que el protocolo empleado no permite concluir de manera definitiva que exista entrelazamiento y que la señal podría deberse a fenómenos físicos convencionales o a factores instrumentales todavía no aclarados. Wiest responde que las críticas no han proporcionado hasta ahora una explicación clásica completa de lo observado. La situación permanece abierta: existe una señal, existen correlaciones sugerentes y existe una interpretación cuántica, pero no una demostración aceptada de forma general.

 

Por qué vemos un mundo unido

 

La teoría cuántica aspira también a resolver uno de los problemas más antiguos de la conciencia: el de la unión. Cuando una persona contempla un automóvil en movimiento, distintas regiones de su cerebro procesan por separado su forma, su color, su velocidad, su posición y su significado. Sin embargo, nadie percibe una colección dispersa de propiedades. Vemos un automóvil completo atravesando la calle.

 

Algo semejante ocurre con el resto de la experiencia. Los sonidos, los recuerdos, las sensaciones corporales y las imágenes se presentan dentro de una escena consciente unificada. Incluso el sentido del yo aparece como una totalidad coherente, aunque el cerebro esté compuesto por miles de millones de células que actúan desde posiciones diferentes.

 

Wiest sostiene que la física clásica tiene dificultades para encontrar un equivalente material de esa unidad. En un sistema clásico, cualquier totalidad puede descomponerse en las interacciones locales de sus componentes. Un tornado parece una entidad, pero su comportamiento puede describirse mediante el movimiento de las moléculas de aire sin conceder al tornado una existencia física independiente. Un estado cuántico entrelazado, por el contrario, constituye una totalidad objetiva e irreductible: algunas de sus propiedades pertenecen al conjunto y no pueden asignarse por separado a cada componente.

 

Esa unidad cuántica podría ofrecer, según Wiest, un soporte físico para la unidad de la experiencia. Los distintos contenidos conscientes estarían integrados en un mismo estado colectivo de los microtúbulos. El colapso de ese estado produciría un momento consciente que contendría simultáneamente colores, formas, sonidos, recuerdos y emociones.

 

La explicación es conceptualmente poderosa, pero continúa sin demostrar que el cerebro utilice realmente ese mecanismo. Que la física cuántica posea una propiedad semejante a la unidad de la conciencia no significa necesariamente que ambas sean la misma cosa.

 

¿Sirve la conciencia para algo?

 

Otro de los grandes problemas consiste en explicar la eficacia causal de la experiencia consciente. Si todos nuestros actos estuvieran completamente determinados por procesos neuronales inconscientes, la conciencia podría ser únicamente una sombra proyectada por el cerebro: acompañaría a la actividad física, pero no influiría en ella.

 

Esta posibilidad plantea un profundo problema evolutivo. Si la conciencia no modifica el comportamiento ni ofrece ventaja alguna, resulta difícil comprender por qué habría sido favorecida por la selección natural. El dolor parece impulsarnos a retirar la mano del fuego; el placer orienta determinadas conductas; la percepción integrada permite evaluar situaciones complejas. Todo indica que la conciencia resulta útil, pero un modelo estrictamente mecanicista puede reducir esa utilidad a operaciones cerebrales que, en principio, podrían realizarse sin ninguna experiencia interior.

 

Wiest propone que un estado cuántico unificado sí tendría efectos causales específicos. Podría integrar grandes cantidades de información, explorar alternativas, optimizar decisiones y coordinar la respuesta del organismo como una totalidad. La experiencia consciente no sería una decoración añadida a esos procesos, sino la dimensión mental de un estado físico dotado de auténtica capacidad para modificar el comportamiento.

 

Esta solución obliga a aceptar un postulado adicional: que determinadas propiedades fundamentales de la materia contienen una dimensión protomental que, al organizarse adecuadamente, da lugar a la conciencia. Se trata de una forma de panprotopsiquismo, posición según la cual los componentes básicos de la naturaleza no serían conscientes como lo es una persona, pero contendrían propiedades capaces de convertirse en conciencia cuando alcanzan una determinada organización.

 

Aquí el artículo de Wiest abandona parcialmente el terreno experimental y entra en la filosofía de la mente. Su propuesta puede resolver conceptualmente algunos problemas, pero una solución filosófica no constituye por sí misma una comprobación científica.

 

Una teoría que puede ser refutada

 

La conciencia cuántica continúa lejos de ser una teoría demostrada. No se ha observado directamente un estado cuántico en los microtúbulos que corresponda de manera inequívoca a una experiencia consciente. Tampoco se ha probado que el supuesto colapso dependa de la gravedad, como propone Penrose, ni que cada reducción objetiva produzca un instante de experiencia.

 

Quedan además numerosas preguntas. ¿Cuánto tiempo podrían mantenerse esos estados dentro del cerebro? ¿Cómo se extenderían por conjuntos suficientemente grandes de neuronas? ¿Qué relación exacta guardarían con los ritmos eléctricos conocidos? ¿Por qué algunos procesos cuánticos serían conscientes y otros no? ¿Cómo podría distinguirse experimentalmente Orch OR de las teorías que sitúan la conciencia en la integración clásica de la información neuronal?

 

La hipótesis posee, no obstante, una virtud científica: permite formular predicciones. Si los microtúbulos intervienen directamente en la conciencia, modificarlos debería alterar el estado consciente de formas específicas que no puedan explicarse únicamente por sus funciones estructurales. Los anestésicos deberían perturbar sus propiedades cuánticas en relación con la pérdida de conciencia. Las oscilaciones moleculares tendrían que conectarse de manera comprobable con la actividad eléctrica neuronal. Y los estados de vigilia, sueño y anestesia deberían mostrar diferencias cuánticas reproducibles.

 

Estas son las pruebas que deberán decidir el futuro de la teoría. El hecho de que algunos resultados recientes sean compatibles con sus predicciones no autoriza a proclamar su victoria, pero tampoco permite despacharla ya como una fantasía sin contacto con el laboratorio.

 

La profundidad desconocida

 

La neurociencia ha avanzado contemplando el cerebro desde arriba: primero sus grandes regiones, después sus circuitos, más tarde las neuronas y sus conexiones. Penrose y Hameroff proponen continuar el descenso hasta el interior de las células, las proteínas, los electrones y, finalmente, la estructura cuántica de la materia.

 

Tal vez la conciencia sea una propiedad emergente de redes neuronales suficientemente complejas y no necesite ningún mecanismo cuántico especial. Tal vez los microtúbulos desempeñen funciones cognitivas relevantes sin constituir el asiento de la experiencia. O quizá la actividad eléctrica que observamos en la superficie de las neuronas sea solamente la manifestación visible de procesos mucho más profundos, rápidos y extraños.

 

Por ahora, la ciencia no dispone de una respuesta definitiva. Posee indicios, experimentos discutidos y una teoría capaz de conectar fenómenos que hasta hace poco parecían separados: la anestesia, las oscilaciones de los microtúbulos, la unidad de la percepción y la extraña frontera entre las posibilidades cuánticas y la realidad.

 

Después de décadas buscando la conciencia entre las descargas de miles de millones de neuronas, algunos investigadores han comenzado a mirar dentro de ellas. En el interior de esos minúsculos cilindros de tubulina puede no haber más que una compleja maquinaria celular. Pero también podría encontrarse una parte del mecanismo que convierte la materia en experiencia, el instante físico en que un cerebro deja de ser solamente un cerebro y aparece, al otro lado de la frontera, alguien capaz de saber que existe.