Glowing neural network with branching connections and pulsing signals

Studiare i microtuboli con onde terahertz per capire il loro ruolo nella coscienza

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Immaginate di individuare la fonte della coscienza con un metal detector …

Stav Dimitropoulos, 21 aprile 2026, 17:15

  • Gli scienziati stanno utilizzando le onde terahertz per studiare minuscole strutture nelle cellule cerebrali, chiamate microtubuli , che potrebbero essere collegate alla coscienza.
  • I primi esperimenti suggeriscono che i microtubuli si comportino in modo diverso sotto anestesia, ovvero quando la coscienza è chiaramente alterata, ma le prove rimangono inconcludenti.
  • Oggi i ricercatori stanno discutendo se gli effetti quantistici nel cervello siano reali, misurabili o semplicemente teorici.

Se avete mai viaggiato in aereo, probabilmente vi sarà capitato: mentre attraversate lo scanner corporeo dell’aeroporto, risuona il temuto “Bip! Bip! Bip! “, a segnalare che ha rilevato una moneta dimenticata, una chiave o persino uno scontrino stropicciato lasciato per sbaglio in tasca. Questo accade grazie alle onde millimetriche, segnali radio ad alta frequenza altrimenti innocui che rimbalzano sul corpo rivelando oggetti nascosti.

Le onde terahertz (THz) sono strettamente imparentate con le onde millimetriche, ma si trovano ancora più in alto nello spettro elettromagnetico, il che significa che possono leggere le sottili “impronte digitali” vibrazionali delle molecole senza gli effetti dannosi dei raggi X. Questo le rende particolarmente utili per studiare strutture morbide e mutevoli come i microtubuli mentre si muovono all’interno delle cellule viventi. Ma invece di usarle per trovare spiccioli, gli scienziati stanno puntando le onde terahertz direttamente sul cervello. La loro missione? Verificare se i microtubuli, i minuscoli tubi che costituiscono l’impalcatura cellulare, vibrano con vibrazioni quantistiche che scompaiono sotto anestesia e riappaiono al risveglio.

I dati provenienti da studi su animali suggeriscono che sia proprio così. Nel 2024, i ricercatori dell’Università del Maryland hanno somministrato a dei ratti dei composti che stabilizzano i microtubuli. Hanno notato che gli animali impiegavano più tempo a perdere conoscenza sotto anestesia, un’indicazione che questi tubi proteici potrebbero svolgere un ruolo nella consapevolezza. Invece di utilizzare scanner a terahertz, il team ha modificato direttamente i microtubuli per osservare la risposta del cervello.

Studiare i microtubuli all’interno di un cervello vivente è però molto più complicato: non si possono semplicemente modificare con dei farmaci e osservare cosa succede in tempo reale. Ed è qui che entrano in gioco gli scanner a terahertz.

Pensiamoli come una nuova frontiera, non come un fatto compiuto: finora, gli strumenti a terahertz sono stati utili su campioni preparati, come sottili fette di tessuto, dove rilevano il movimento e la vibrazione delle molecole. L’obiettivo è quello di utilizzarli in futuro per tracciare quegli stessi minuscoli cambiamenti all’interno del cervello intatto, senza doverlo manipolare. Se i prossimi studi dimostreranno che le onde terahertz possono rilevare in modo affidabile questa debole attività molecolare all’interno del cervello in funzione, questi scanner potrebbero diventare la prima finestra non invasiva sul battito cardiaco quantistico della consapevolezza.

Ma è davvero così semplice? Gli scettici sottolineano l’ovvio: l’anestesia altera completamente l’attività cerebrale. Forse questi segnali sono solo rumore o artefatti termici.

“Questi esperimenti sono interessanti a livello concettuale perché cercano di collegare un segnale fisico misurabile a un profondo cambiamento di stato come l’anestesia”, afferma Lea Gassab, PhD, ricercatrice post-dottorato presso il dipartimento di biologia dell’Università di Waterloo. “Affinché siano convincenti, tuttavia, devono essere riproducibili, escludere effetti banali come il riscaldamento o la diffusione e dimostrare che il segnale è effettivamente legato alla funzione neurale e non solo un effetto collaterale. Al momento, aprono spunti interessanti, ma sono necessarie ulteriori prove prima che possano essere considerati una dimostrazione definitiva.”

«Quando osserviamo un risultato sperimentale eclatante, è facile considerarlo una vittoria o una sconfitta per una teoria», afferma Onur Pusuluk, PhD, professore associato presso l’Università Kadir Has. «Ma la prima domanda da porsi dovrebbe essere: l’esperimento e la teoria stanno davvero analizzando la stessa cosa?». Cita casi passati nella ricerca sulla fotosintesi e sull’olfatto, in cui i primi effetti quantistici sono stati interpretati erroneamente o scartati prematuramente perché le molecole erano state estratte dal loro contesto biologico naturale. «Questi esempi ci ricordano che la scienza progredisce solo quando teoria ed esperimento parlano la stessa lingua e si riferiscono allo stesso sistema».

Nel febbraio 2025, Gassab, Pusuluk e un team internazionale hanno pubblicato un articolo sulla rivista scientifica peer-reviewed Entropy intitolato “Modelli quantistici della coscienza da una prospettiva di scienza dell’informazione quantistica”. Questo articolo ha messo sotto esame tre audaci idee sulla “mente quantistica”. La prima era la teoria dei microtubuli di Roger Penrose e Stuart Hameroff, che vede quei minuscoli tubi proteici all’interno dei neuroni come possibili computer quantistici della mente. La seconda era la teoria del campo elettromagnetico , che suggerisce che il campo elettromagnetico del cervello stesso potrebbe legare l’attività neurale in un unico flusso di pensiero. E la terza era l’idea del cluster di Posner di Matthew Fisher , in cui le molecole di fosfato possono unirsi in minuscole gabbie tetraedriche – forme simili a piramidi – che potrebbero proteggere fragili stati quantistici abbastanza a lungo da influenzare la memoria. Il team di Gassab ha eseguito semplici modelli di spin per testarli nel caldo e rumoroso ambiente del cervello. Il verdetto? I cluster di Posner sembrano l’ipotesi più plausibile, mentre i campi elettromagnetici potrebbero contribuire a spiegare come si sincronizzano regioni cerebrali distanti. E i microtubuli? Beh, restano ancora un po’… speculativi .

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Non è che i microtubuli siano inutili: “Sono interessanti perché sono polimeri altamente ordinati e dinamici [ lunghe catene di molecole ripetute ] presenti in tutti i neuroni. Non sono solo impalcature strutturali, ma interagiscono anche con il trasporto e la segnalazione”, afferma Gassab. “Eppure ci vuole più di un semplice tubo per formare una mente. La loro geometria reticolare li rende interessanti per lo studio dei fenomeni fisici collettivi, ma le prove che li collegano alla cognizione o alla coscienza non sono ancora sufficienti. I microtubuli sono buoni candidati per studiare gli effetti quantistici in biologia, ma qualsiasi connessione con il comportamento cerebrale rimane ipotetica e deve essere affrontata con cautela”, aggiunge. E bisogna considerare che il cervello è un ambiente caldo e disordinato, più simile a una sorgente idrotermale che a un computer quantistico.

Oggi, i computer quantistici devono essere raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto per mantenere intatti i loro fragili stati quantistici. Il cervello, invece, funziona a 37°C (98,6°F), un ambiente rumoroso che sembra l’ultimo posto adatto per effetti quantistici. Il fisico del MIT Max Tegmark ha persino fatto dei calcoli e ha scoperto che qualsiasi effetto quantistico nei microtubuli si dissolverebbe in circa 10⁻¹³ secondi, praticamente all’istante alla temperatura corporea.

“Questo rende difficile mantenere la coerenza [ la coerenza è quello stato fragile in cui le onde quantistiche procedono in modo sincronizzato invece di collassare nel rumore]”, afferma Gassab. “Ma dobbiamo ricordare che tutto ciò che si trova nel cervello – proteine, elettroni, ioni, particelle – è già quantistico per sua natura”, aggiunge subito. “La vera domanda è se le strutture biologiche possano preservare questi effetti abbastanza a lungo da influenzare la funzione. La natura è spesso sorprendente”. Anche se non fosse possibile, Pusuluk sostiene che gli effetti quantistici potrebbero comunque essere rilevanti, anche se scompaiono quasi istantaneamente. “Spesso si presume che, affinché gli effetti quantistici siano rilevanti nel cervello, debbano sopravvivere a lungo. Ma non è necessariamente vero”, afferma. Nella decoerenza – il processo mediante il quale i fragili stati quantistici si disgregano in un comportamento classico ordinario – i legami quantistici non semplicemente svaniscono, ma possono lasciare dietro di sé schemi di coordinazione più ampi. Pusuluk suggerisce che, in linea di principio, questi echi classici potrebbero manifestarsi come ritmi sincronizzati tra i neuroni, una caratteristica spesso associata agli stati di coscienza.

Per altri fisici, tuttavia, i microtubuli potrebbero essere parte del puzzle e gli scanner a terahertz strumenti di lavoro affascinanti, ma nessuno dei due merita di essere al centro dell’attenzione.

“Ci sono casi strani, come persone affette da Alzheimer o demenza che ricordano eventi di decenni fa”, afferma Michael Pravica, PhD, fisico presso l’Università del Nevada, Las Vegas. “Mio nonno, novantenne, ricordava sempre avvenimenti degli anni ’20. Se i microtubuli fungono da memoria a breve termine, come si spiega questo fenomeno? Credo che si tratti piuttosto di percorsi neurali che creano schemi olografici . I ricordi formano percorsi: quando vengono illuminati, ricreano immagini, odori o suoni. Questa è la memoria olografica.”

Poi, quasi con noncuranza, aggiunge una sfumatura metafisica. “Una domanda a cui non riesco a dare una risposta completa è questa: quando si va sotto anestesia, l’attività cerebrale diminuisce. Come fa il cervello a ripartire? La mia teoria è che le onde cerebrali possano entrare in una ghiandola – ritenuta una porta d’accesso ad altre dimensioni – e rimanere quiescenti fino a quando non vengono riattivate. I microtubuli potrebbero conservare parte di queste informazioni e contribuire a riavviare le onde.”

Pravica non rifiuta categoricamente l’idea dei microtubuli, ma li considera elementi di supporto. Semplicemente, ritiene che stiamo perdendo di vista il quadro generale. “Il cervello è un mezzo, le onde sono il messaggio e la coscienza è lo schema ondulatorio”, afferma. Neuroni e microtubuli possono essere importanti come punti di partenza, ma ciò che conta sono le onde che mettono in moto e il modo in cui interagiscono tra loro.

Quella tensione – tra salti speculativi e lavoro di laboratorio concreto – è palpabile nel campo della fisica quantistica. Persino Gassab, che pone l’accento sulla riproducibilità, non esclude alcuna possibilità. “Gli approcci quantistici suggeriscono che la coscienza potrebbe non essere completamente spiegata se consideriamo i neuroni solo come circuiti classici”, afferma. “Alcuni pensatori propongono che la coscienza potrebbe essere qualcosa di fondamentale, come un campo quantistico. Personalmente, credo che in questa fase dovremmo essere aperti a tutte le prospettive”. Per questo motivo lei e i suoi colleghi studiano i microtubuli, i cluster di Posner e altre idee esotiche. “In realtà potrebbero esserci molti candidati, e forse alcuni sono veri o nessuno lo è”, conclude Gassab.

Che la coscienza sia semplicemente biologia, un trucco quantistico nei microtubuli, un ologramma ondulatorio o qualcosa che non abbiamo ancora scoperto, ammesso o osato immaginare, un fatto rimane: il cervello è ancora il mezzo più misterioso dell’universo. “Persino la parola coscienza non è ben definita”, afferma Gassab. “Non comprendiamo ancora questo cervello che può porsi domande su se stesso. La nostra capacità di riflettere sui nostri pensieri è di per sé straordinaria”. Per ora, gli scanner possono ascoltare e le teorie possono ronzare.

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