[논문 리뷰] Quantum Physics in Neuroscience and Psychology: A New Theory With Respect to Mind/Brain Interaction

Jeffrey M. Schwartz, Henry P. Stapp외 1명|ArXiv.org|2004. 01. 14.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 34인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 뇌과학 및 심리학에 양자물리학을 통합하는 새로운 이론적 프레임워크를 제안하며, 특히 양자 측정 과정이 정신적 집중이 뇌 기능에 영향을 미치는 방식을 설명할 수 있음을 주장한다. 의식을 양자 이론 모델 내에서 비물질적이고 관찰자처럼 작용하는 기제로 재해석함으로써, 정신적 집중과 인지적 인식과 같은 심리학적 현상이 뇌 신경생물학적 데이터와 조화를 이룰 수 있는 인과적으로 일관된 마음-뇌 상호작용 메커니즘을 제시한다.

ABSTRACT

The cognitive frame in which most neuropsychological research on the neural basis of behavior is conducted contains the assumption that brain mechanisms per se fully suffice to explain all psychologically described phenomena. This assumption stems from the idea that the brain is made up entirely of material particles and fields, and that all causal mechanisms must therefore be formulated solely in terms of properties of these elements. One consequence of this stance is that psychological terms having intrinsic mentalistic and/or experiential content (terms such as "feeling," "knowing," and "effort") have not been included as primary causal factors in neuropsychological research: insofar as properties are not described in material terms they are deemed irrelevant to the causal mechanisms underlying brain function. However, the origin of this demand that experiential realities be excluded from the causal base is a theory of nature that has been known for more that three quarters of a century to be fundamentally incorrect. It is explained here why it is consequently scientifically unwarranted to assume that material factors alone can in principle explain all causal mechanisms relevant to neuroscience. More importantly, it is explained how a key quantum effect can be introduced into brain dynamics in a simple and practical way that provides a rationally coherent, causally formulated, physics-based way of understanding and using the psychological and physical data derived from the growing set of studies of the capacity of directed attention and mental effort to systematically alter brain function.

연구 동기 및 목표

• 뇌과학에서 지배적인 물질주의 가정인 '심리학적 현상은 뇌의 물리적 과정만으로 설명될 수 있다'는 전제에 도전하기 위해.
• 신경심리학의 인과 모델에서 '감정', '지각', '집중'과 같은 경험적 용어들이 배제된 이유를 다루기 위해.
• 이러한 배제가 양자 이론의 발전을 고려할 때 과학적으로 낡아졌음을 입증하기 위해.
• 정신적 집중이 뇌 동역학에 인과적으로 영향을 미칠 수 있는 실현 가능한 물리학 기반 메커니즘—특히 양자 측정에 기반한 것—을 제안하기 위해.
• 합리적으로 일관되며 경험적으로 근거가 있는 이론을 제공하여 심리적 경험과 뇌 신경생물학적 기능을 통합하기 위해.

제안 방법

• 바나흐-디랙 양자역학 공식화에 기반한 양자이론적 프레임워크를 채택하여, 특히 관측이 파동함수 붕괴에 미치는 역할을 중심으로 한다.
• 정신적 집중을 뇌 기능에서 작용하는 비국소적이고 비물질적인 기제로 모델링하며, 이 기제가 마이크로튜불 또는 뉴런 네트워크 내의 양자 사건에 영향을 미친다고 본다.
• 뇌 신경가소성과 주의와 관련된 뇌 변화에 관한 신경과학적 데이터를 양자 기반 인과 모델에 통합한다.
• 양자 포텐셜 또는 '맥락적 선택' 개념을 사용하여, 물리법칙을 위반하지 않으면서도 정신 상태가 뇌 재편성에 영향을 줄 수 있음을 설명한다.
• 의식적 주의가 신경계 내 특정 양자 상태를 선택함으로써 시냅스 효율성에 측정 가능한 변화를 유도하는 인과 메커니즘을 수립한다.
• 명상, 인지치료 및 뇌 신경가소성과 관련된 임상 및 실험적 결과를 이 이론으로 설명하여 관측된 뇌 변화와의 일관성을 보여준다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 뇌 내에서 발생하는 양자 측정 과정이 정신적 집중이 뉴런 기능에 영향을 미치는 인과적 메커니즘을 제공할 수 있는가?
• RQ2 왜 '집중'이나 '지각'과 같은 경험적 용어들이 신경심리학 모델에서 배제되어 왔는가? 이 배제가 과학적으로 더 이상 정당성이 없어졌는가?
• RQ3 비물질적인 정신적 기제가 물리법칙의 보존 법칙을 위반하지 않으면서도 물리학 기반의 뇌 기능 모델에 통합될 수 있는가?
• RQ4 양자 공명 또는 얽힘은 정신 상태가 뉴런 동역학에 영향을 미치는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 양자 이론을 사용하여 주관적인 의식 경험과 객관적인 뇌 신경생물학적 데이터를 어떻게 조화시킬 수 있는가?

주요 결과

• 뇌에서 인과적으로 영향을 미칠 수 있는 것은 물질적 요소뿐이라는 고전적 물리적 가정은 과학적으로 잘못되었으며, 이는 이제 근본적으로 잘못된 양자이론적 프레임워크에 기반하기 때문이다.
• 관찰자처럼 작용하는 선택 과정을 포함하는 양자 측정은 정신적 집중이 뇌 동역학에 영향을 미치는 인과적 메커니즘으로서 기능할 수 있다.
• 이 이론은 인지치료와 명상 훈련에서 관측된 뇌 신경가소성 변화를 일관적으로 설명하며, 정신적 집중과 뇌의 구조적 변화를 연결한다.
• '감정'이나 '지각'과 같은 경험적 용어들은 부산물이 아니라, 양자 측정을 통해 뇌 기능의 활성 인과 기제로 통합될 수 있다.
• 뇌 영상 및 행동 연구에서의 경험적 데이터와 일관되며, 지속적인 주의와 정신적 집중이 뇌 네트워크의 측정 가능한 재편성으로 이어진다는 점을 뒷받침한다.
• 이 프레임워크는 순수 물질주의 모델에 대한 물리학 기반의 대안을 제공하며, 주관적 경험의 실재성을 유지하면서도 양자역학과도 호환된다.