論文の概要: A Quantum-Classical Model of Brain Dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.09569v4
- Date: Thu, 30 Mar 2023 10:31:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-31 17:12:41.485256
- Title: A Quantum-Classical Model of Brain Dynamics
- Title（参考訳）: 脳の力学の量子古典モデル
- Authors: Alessandro Sergi, Antonino Messina, Carmelo M. Vicario, Gabriella
Martino
- Abstract要約: 混合ワイル記号は、脳の過程を顕微鏡レベルで記述するために用いられる。
プロセスに関与する電磁場とフォノンモードは古典的または半古典的に扱われる。
ゼロ点量子効果は、各フィールドモードの温度を制御することで数値シミュレーションに組み込むことができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.997667081978825
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The study of the human psyche has elucidated a bipartite structure of
cognition reflecting the quantum-classical nature of any process that generates
knowledge and learning governed by brain activity. Acknowledging the importance
of such a finding for modelization, we posit an approach to study brain by
means of the quantum-classical dynamics of a Mixed Weyl symbol. The Mixed Weyl
symbol is used to describe brain processes at the microscopic level and
provides a link to the results of measurements made at the mesoscopic scale.
Within this approach, quantum variables (such as,for example, nuclear and
electron spins, dipole momenta of particles or molecules, tunneling degrees of
freedom, etc may be represented by spinors while the electromagnetic fields and
phonon modes involved in the processes are treated either classically or
semi-classically, by also considering quantum zero-point fluctuations.
Zero-point quantum effects can be incorporated into numerical simulations by
controlling the temperature of each field mode via coupling to a dedicated
Nos\`e-Hoover chain thermostat. The temperature of each thermostat is chosen in
order to reproduce quantum statistics in the canonical ensemble. In this first
paper, we introduce a quantum-classical model of brain dynamics, clarifying its
mathematical strucure and focusing the discussion on its predictive value.
Analytical consequences of the model are not reported in this paper, since they
are left for future work. Our treatment incorporates compatible features of
three well-known quantum approaches to brain dynamics - namely the
electromagnetic field theory approach, the orchestrated objective reduction
theory, and the dissipative quantum model of the brain - and hints at
convincing arguments that sustain the existence of quantum-classical processes
in the brain activity. All three models are reviewed.
- Abstract（参考訳）: 人間の精神の研究は、脳の活動によって支配される知識と学習を生成するプロセスの量子古典的性質を反映した認知の2部構造を解明した。
モデル化におけるそのような発見の重要性を認識し,混合ワイル記号の量子古典力学を用いて脳を研究するアプローチを仮定する。
混合ワイル記号(Mixed Weyl symbol)は、脳の過程を顕微鏡レベルで記述するために用いられ、メソスコピックスケールでの計測結果のリンクを提供する。
このアプローチでは、量子変数(例えば、原子核スピンや電子スピン、粒子や分子の双極子モーメント、トンネル自由度など)はスピノルで表されるが、この過程に関わる電磁場やフォノンモードは、量子零点揺らぎも考慮して古典的または半古典的に扱われる。
ゼロ点量子効果は、専用Nos\`e-Hooverチェーンサーモスタットへの結合を通じて各フィールドモードの温度を制御することで数値シミュレーションに組み込むことができる。
各サーモスタットの温度は、正準アンサンブルで量子統計を再現するために選択される。
本稿では,脳力学の量子古典モデルを紹介し,その数学的構造を明らかにし,その予測値に議論を集中させる。
本論文では,今後の研究のために残されたモデルの解析結果について報告する。
我々の治療には、電磁場理論、オーケストレーションされた目的還元理論、脳の散逸的量子モデルという3つのよく知られた脳力学への量子的アプローチの互換性と、脳活動における量子古典的プロセスの存在を維持する説得力のある議論のヒントが含まれている。
3つのモデルがレビューされている。
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