أطلق فكرة دور البرم المغزلي النووي في الوعي الباحثان (2004) Hu & Wu؛ حيث اقترحا أن البرم المغزلي النووي للهيدروجين والنتروجين والفسفور في مكونات الخلايا العصبية، وكذلك البرم المغزلي للإلكترونات لجزيئات الأوكسجين وأوكسيد النتريك في الدماغ يمكن أن تُسيّر الوعي.

وطور (2015) Fisher فكرة البرم المغزلي النووي كركيزة تفسر عمل الدماغ، بخزن ومعالجة المعلومات الكمومية بتحفيز من آلية عمل الليثيوم كمادة فعالة في معالجة بعض الأمراض النفسية، والتي أظهرت التجارب السلوكية على الفئران تأثيرات عصبيةً له، وتعتمد حسب تحليله على البرم المغزلي النووي (2017 ,Fisher). كما انطلق الباحث من دور الظواهر الكمومية في التطبيقات المعروفة في علم الأعصاب، كالتصوير بالرنين المغناطيسي (Magnetic Resonance Imaging) (MRI)، والتي تعتمد على البرم المغزلي النووي. علمًا بأن هذه التقنية تعتمد أساسًا على البرم المغزلي لنواة الهيدروجين H¹ وهو العنصر الأكثر وجودًا في الدماغ وعموم الجسم في جزيئات الماء وغيرها من الجزيئات. كما يُوجد في الدماغ أيضًا عنصر الفسفور الذي له لف مغزلي نووي وتُستخدم معه تقنيات طيف الرنين المغناطيسي (Magnetic Resonance Spectroscopy) (MRS)، وتصوير طيف الرنين المغناطيسي (MRSI). ويعتمد نموذج Fisher على البرم المغزلي النووي لعنصر الفسفور.

وحيث إن البرم المغزلي النووي بأنواعه يمكن أن يُستخدم كبتات كمومية (2001 ,.Vandersen et al) بما فيها البرم النووي المغناطيسي للجزيئات المفردة في المحلول المائي. وهكذا يُستخدم في هذا النموذج من المعالجة الكمومية في الدماغ البرم المغزلي النووي للفسفور؛ حيث يعمل كـ كيوبت أو كيوبت عصبي بينما يكون أيون الفوسفات ^–3 ₄PO هو الناقل المحتمل للكيوبت (شكل 14-8).

يوجد الفسفور في جميع أنواع الخلايا؛ بما فيها الخلايا العصبية بشكل فوسفات لا عضوي والجزيئات الخازنة والمحرّرة للطاقة الواسعة الانتشار ATP وADP وAMP وفي الشحوم الفوسفاتية المكوّنة لأغشية الخلايا والعضيات الخلوية. تلعب جزيئات الفوسفات والبايروفوسفات ^–4P₂0₇ أدوارًا مهمة. تتحلل البايروفوسفات مائيًا لتعطي اثنتين من جزيئات الفوسفات؛ حيث يكون البرم المغزلي لنواة ذرة الفسفور في الجزيئتين متشابكا كموميا بالحالة المنفردة (Singlet) بغض النظر عن المسافة بينهما (شكل 14-9).

شكل 14-8: في جزيئة الفوسفات ^–3P0₄ ترتبط ذرة P مع 4 أيونات أوكسجين بشكل هرم رباعي. في درجة الحموضة الفسلجية 7=pH يرتبط بروتون واحد أو اثنان مع أيون الفوسفات. يتآثر البَرم المغزلي النووي للبروتون المرتبط مع البرم المغزلي النووي لذرة P³¹ ويفك تماسكه. عن: (2017) Fisher.

شكل 14-9: البايروفوسفات (PPi) هي فوسفات ثنائي الوحدة تحتوي على ذرة P³¹ ذات لفّ مغزلي نووي في حالتي المفردة (Singlet) والثلاثية (Triplet) (مشابهة لحالتي para/ortho في ذرة الهيدروجين). يقوم الإنزيم (Pyrophosphatase (PPA بالتحليل المائي للبايروفوسفات حيث يشطرها إلى أيوني فوسفات. يبقى البرم المغزلي لهذين الأيونين متشابكا كموميا حتى عند انفصالهما. محور عن: (2017) Fisher.

كما تم تشخيص Ca₉(PO₄)₆ (جزيئة بوزنر) (شكل 14-10) كجزيئة وحيدة يمكنها حماية كيوبتات الخلية العصبية لفترات زمنية طويلة جدًّا، وبذلك تعمل كذاكرة كمومية تشغيلية. جزيئات بوزنر المتكونة من ارتباط أزواج الفوسفات مع أيونات الكالسيوم الخارج خلوية سترثُ تشابك البرم النووي.

شكل 14-10: في جزيئة بوزنر Ca₉(PO₄)₆ تقع 8 من أيونات الكالسيوم (الأزرق) على حواف المكعب والتاسع في المركز، بينما تقع 6 من أيونات الفوسفات (ذرات الفسفور باللون البنفسجي محاطة بأربع من ذرات الأوكسجين باللون الأحمر) على الوجوه الستة للمكعب. عن: (2017) Fisher.

وحيث إن التشابك الكمومي هو متطلب مركزي في عملية المعالجة الكمومية، فقد اعتقد الباحث أن الإنزيم الذي يحفّز التفاعل الكيميائي الذي يشطر أيون البايروفوسفات (Pyrophosphate) إلى أيوني فوسفات يمكن أن يُشابِك كموميا زوجا من الكيوبتات (شكل 14-11).

ومن أجل أن تعمل أيونات الفوسفات في المعالجة الكمومية للخلايا العصبية، يجب أن تُنقل إلى تلك الخلايا؛ لتُسهم في التفاعلات الكيموحيوية التي ترتبط بتحرير النواقل العصبية، مثل الحامض الأميني الكلوتاميك وما ينتج عنه من إطلاقات ما بعد التشابك في مجموعة من الخلايا العصبية العوامل التي تقوم بنقل أيونات الفوسفات هذه هي جزيئات بوزنر؛ فأيونات الفوسفات المتشابكة كموميا والمتضمنة في جزيئات بوزنر، ستشابك هذه الجزيئات وتُستخدم في خزن ومعالجة المعلومات الكمومية في الخلايا العصبية. حسب (2016) .Weingarten et al تُحافظ جزيئات بوزنر على التشابك الكمومي لأيونات الفوسفات لكون المكونات الأخرى للجزيئة؛ كأيونات الكالسيوم والأوكسجين، لا تمتلك لفا مغزليًّا نوويا، ولحركتها السريعة في المحلول. وهكذا يبقى التشابك الكمومي لأيونات الفوسفات ليومٍ واحدٍ أو أكثر، وبذلك تكون جزيئات بوزنر قادرةً على العمل كذاكرة كمومية (شكل 14-12).

شكل 14-11: بعد التحلُّل المائي لجزيئات البايروفوسفات، يمكن لأيونات الفوسفات (بالبرم المغزلي النووي المتشابك لأزواجها) أن تتحد مع أيونات الكالسيوم لتكوين جزيئات بوزنر. هذا يمكن أن يُوجد لفا مغزليًّا نوويا متشابكا كموميًّا ضمن وما بين الجزيئات. محور عن: (2017) Fisher.

شكل 14-12: مع بطء الدوران، ينفك زوج جزيئتي بوزنر المرتبطتين بسهولة أكثر (في بيئة حامضية قليلا) من الجزيئات المفردة، وهكذا يتحلَّل زوج بوزنر إلى مكوناته من أيونات الكالسيوم والفوسفات. أيونات الكالسيوم المتحرّرة يمكن أن تقدح عمليات كيموحيوية لتوصيل الوضع الكمومي إلى كيموحيوي. عن: (2017) Fisher.

الارتباط الكيميائي بين جزيئتي بوزنر يعتمد على البرم المغزلي النووي، مؤديا إلى حالة التشابك بينهما، وهذا سيكون بمثابة «قياس» لحالات البرم المغزلي مع استمرار زوج جزيئات بوزنر المرتبطان بالدوران حول بعضهما تتعزّز حالة تشابك البرم المغزلي  النووي بينهما، لكن عند توقف الدوران يحصل المزيد من «قياس» حالة البرم المغزلي. وهنا تكون أزواج جزيئات بوزنر عُرضةً لـ «هجوم البروتون» وتُعاني تحللا محرّرةً أيونات الكالسيوم إلى السايتوبلازم (شكل 14-12). هذا سيغير تركيز أيونات الكالسيوم ويحفز تحرير حامض الكلوتاميك من الخلايا العصبية قبل المشبك (شكل 14-13).

شكل 14-13: زوج من جزيئات بوزنر المتشابكة في (a). الخطوط المتقطعة البنفسجية تمثل الحالة المنفردة (Singlet) للفّ المغزلي النووي المتشابك للفسفور. معقد من جزيئات بوزنر عالي التشابك في (b). مع زوجين من جزيئات بوزنر المتشابكة موسمة (a , a') و (b' b ,) كما في (c) ارتباط كيميائي بين واحد من كل زوج مع الآخر – المستطيل الأسود الذي يربط (a , b) – يمكن أن يغيّر احتمالية الارتباط التالي لفردَي الزوج الآخرين (a' , b'). إذا ارتبطت جزيئات بوزنر كيميائيا بعد انتقالها إلى اثنين من الخلايا العصبية قبل المشبك كما في (d) فستكونان عرضةً للتفكُّك محرِّرتين أيونات الكالسيوم المصاحبة لهما في السايتوبلازم، وهذا يحفز تحرُّر ناقل عصبي، وبذلك تُحفّز إطلاق متشابك كموميًّا للخلية العصبية بعد المشبك. عن: (2015) Fisher.

يتم نقل جزيئات بوزنر المتشابكة بواسطة الحويصلات الناقلة لحامض الكلوتاميك (Vesicular Glutamate Transporter) (VGLUT) من خارج الخلايا حيث تكونت إلى  سايتوبلازم الخلايا العصبية المختلفة قبل المشبك. هذا يحصل عن طريق الإدخال الخلوي ثم تفكك الجزيئات وإعادة تكوينها. في المحصلة، ستوجد جزيئات بوزنر المتشابكة كموميا في سايتوبلازم العديد من الخلايا العصبية قبل المشبك، والتي يمكن أن تؤدي إلى إطلاق متناسق كموميا خلال هذه الخلايا العصبية بعد المشبك.

شكل 14-14: يكون أيون الليثيوم في المحلول المائي معقدًا رباعي السطوح ₄(Li⁺(H₂O. يقع أيون الليثيوم (بنفسجي) في المركز ويُحاط بأربعة جزيئات ماء. الأوكسجين (أحمر) والهيدروجين (أبيض). مُحوّر عن McCoss (2017) https://chem.libretexts.org.

حسب (2015) Fisher فإن اثنين من أيونات الليثيوم ⁶Li يمكن أن تعوّض ذرة الكالسيوم في جزيئة بوزنر. هذا يمكن أن يغير من البرم المغزلي النووي للفسفور في الجزيئة، ويُحوِّر المعالجة الكمومية العصبية، وقد يقدِّم تفسيرًا لآلية عمل الليثيوم (والفرق مع نظيره الآخر ⁷Li) في علاج بعض الاعتلالات العصبية.

ثمن (2019) Gambini & Pullin نموذج Fisher في وصف مبادئ وآليات عمل الدماغ كموميًّا اعتمادًا على البرم المغزلي النووي للفسفور ودور جزيئات بوزنر. كما أشارا إلى إشادة (2019) Halperm & Crosson بنموذج Fisher باعتباره يُلبي معظم متطلبات مواصفات (2000) DiVincenzo للحوسبة الكمومية. بينما يقلّل (2018) Player & Hore من زمن التماسك والتشابك الكمومي لجزيئات بوزنر التي يعرضها نموذج Fisher إلى أقل من 37 دقيقة أو حتى أقل من ذلك، وبالتالي يُشكّك في قدرة هذا النموذج على تفسير الوعي الكمومي.

وتأثُرًا بنموذج Fisher ونموذج Penrose & Hameroff قدم (2017) McCoss نموج البرم المغزلي النووي لأيونات الليثيوم ⁶Li والحوسبة الكمومية الثلاثية حيث تستخدم الكيوترت (qutrit) بدل الكيوبت.

الكيوترت هو وحده معلومات كمومية تتحقق بواسطة المنظومة الكمومية متمثلة بالتراكب الكمومي لثلاث حالات كمومية متعامدة تلقائيًا. كما أبرز الوقت الطويل لتماسك البرم المغزلي النووي لأيونات الليثيوم في المحلول المائي حيث تُحاط بأربعة جزيئات من الماء توفّر له العزل الكافي عن المحيط (شكل 14-14).