Die Theorie, die als „orchestrierte objektive Reduktion“ („Orch OR“) bezeichnet wird, wurde erstmals Mitte der 1990er Jahre von dem bedeutenden mathematischen Physiker Sir Roger Penrose vorgeschlagen, FRS, Mathematisches Institut und Wadham College, Universität Oxford, und dem bekannten Anästhesisten Stuart Hameroff, MD, Anästhesiologie, Psychologie und Zentrum für Bewusstseinsstudien, Universität von Arizona, Tucson, entwickelt. Sie schlugen vor, dass die Quantenschwingungsberechnungen in den Mikrotubuli durch synaptische Eingänge und in den Mikrotubuli gespeicherte Erinnerungen „orchestriert“ („Orch“) und durch Penroses „objektive Reduktion“ („OR“) beendet werden, daher „Orch OR“. Mikrotubuli sind Hauptbestandteile des Zellskeletts.
Orch OR wurde von Anfang an heftig kritisiert, da das Gehirn als zu „warm, feucht und laut“ für scheinbar heikle Quantenprozesse angesehen wurde. Inzwischen wurde jedoch nachgewiesen, dass warme Quantenkohärenz in der Photosynthese von Pflanzen, der Navigation im Vogelgehirn, unserem Geruchssinn und den Mikrotubuli des Gehirns besteht. Die jüngste Entdeckung von Quantenvibrationen bei warmen Temperaturen in Mikrotubuli innerhalb von Gehirnneuronen durch die Forschungsgruppe von Anirban Bandyopadhyay, PhD, am National Institute of Material Sciences in Tsukuba, Japan (und jetzt am MIT), bestätigt die Theorie des Paares und legt nahe, dass EEG-Rhythmen auch von Mikrotubuli-Vibrationen auf tieferer Ebene herrühren. Darüber hinaus deuten Arbeiten aus dem Labor von Roderick G. Eckenhoff, MD, an der University of Pennsylvania darauf hin, dass die Anästhesie, die selektiv das Bewusstsein auslöscht, während die unbewussten Gehirnaktivitäten verschont bleiben, über Mikrotubuli in den Neuronen des Gehirns wirkt.
„Der Ursprung des Bewusstseins spiegelt unseren Platz im Universum, die Natur unserer Existenz wider. Hat sich das Bewusstsein aus komplexen Berechnungen zwischen Gehirnneuronen entwickelt, wie die meisten Wissenschaftler behaupten? Oder war das Bewusstsein in gewisser Weise schon immer da, wie spirituelle Ansätze behaupten?“, fragen Hameroff und Penrose in der aktuellen Studie. „Dies öffnet eine potenzielle Büchse der Pandora, aber unsere Theorie berücksichtigt beide Ansichten, indem sie vorschlägt, dass das Bewusstsein von Quantenschwingungen in Mikrotubuli, Proteinpolymeren im Inneren von Gehirnneuronen, abgeleitet wird, die sowohl die neuronale und synaptische Funktion steuern als auch Gehirnprozesse mit selbstorganisierenden Prozessen in der feinskaligen, ‚proto-bewussten‘ Quantenstruktur der Realität verbinden.“
Nach 20 Jahren skeptischer Kritik „unterstützen die Beweise nun eindeutig die Orch OR“, so Hameroff und Penrose weiter. „Unsere neue Arbeit aktualisiert die Beweise, erklärt Orch OR-Quantenbits oder „Qubits“ als spiralförmige Bahnen in Mikrotubuli-Gittern, widerlegt Kritiker und überprüft 20 prüfbare Vorhersagen von Orch OR, die 1998 veröffentlicht wurden – von diesen werden sechs bestätigt und keine widerlegt.“
Eine wichtige neue Facette der Theorie wird vorgestellt. Quantenschwingungen der Mikrotubuli (z. B. im Megahertz-Bereich) scheinen zu interferieren und erzeugen viel langsamere EEG-„Schlagfrequenzen“. Trotz eines Jahrhunderts klinischer Anwendung ist der Ursprung der EEG-Rhythmen ein Rätsel geblieben. Klinische Versuche mit einer kurzen Hirnstimulation, die auf Mikrotubuli-Resonanzen mit mechanischen Vibrationen im Megahertzbereich unter Verwendung von transkraniellem Ultraschall abzielt, haben Berichten zufolge zu einer Verbesserung der Stimmung geführt und könnten sich in Zukunft als nützlich bei der Behandlung von Alzheimer und Hirnverletzungen erweisen.
Der Hauptautor Stuart Hameroff kommt zu dem Schluss: „Orch OR ist die strengste, umfassendste und erfolgreichste Theorie des Bewusstseins, die je aufgestellt wurde. Aus praktischer Sicht könnte die Behandlung der Mikrotubuli-Schwingungen des Gehirns einer Vielzahl von psychischen, neurologischen und kognitiven Erkrankungen zugute kommen.“
Der Bericht wird von acht Kommentaren externer Autoritäten begleitet, darunter eine australische Gruppe von Orch-OR-Erzskeptikern. Auf alle antworten Hameroff und Penrose mit Nachdruck.
Penrose, Hameroff und Bandyopadhyay werden ihre Theorien in einer Sitzung zum Thema „Mikrotubuli und die große Bewusstseinsdebatte“ bei den Brainstorm Sessions, einer dreitägigen öffentlichen Veranstaltung im Brakke Grond in Amsterdam, Niederlande, vom 16. bis 18. Januar 2014, vorstellen. Sie werden Skeptiker in eine Debatte über die Natur des Bewusstseins verwickeln, und Bandyopadhyay und sein Team werden Mikrotubuli-Vibrationen von aktiven Neuronen mit dem Spielen indischer Musikinstrumente verbinden. „Das Bewusstsein hängt von den anharmonischen Schwingungen der Mikrotubuli in den Neuronen ab, ähnlich wie bestimmte Arten indischer Musik, aber im Gegensatz zu westlicher Musik, die harmonisch ist“, erklärt Hameroff.