Từ những thành công bước đầu về nghiên cứu não bộ

Từ lâu người ta đã biết thông tin xuất phát từ những tế bào thần kinh ở các vị trí cư trú, lưu giữ trong não, sau đó được chuyển tải đến những tế bào thần kinh ở những vị trí xử lý (khu chức năng điều khiển một hoạt động nhất định). Thế nhưng làm thế nào để tế bào thần kinh ở vị trí cư trú, lưu giữ nhận biết và chuyển tải thông tin đến đúng những tế bào thần kinh ở vị trí xử lý lại là vấn đề được đặt ra. Và để giải mã câu hỏi này, các nhà khoa học đã tạo ra một loại virut không gây bệnh, mang công thức di truyền, cảm thụ được với ánh sáng và tiêm chúng vào chân chuột. Virut này len lỏi vào các nhân tế bào não và sử dụng tế bào não như một nhà máy riêng để chuyển tải công thức di truyền. Tiếp theo, họ cấy những sợi quang vào các vùng khác nhau trong não chuột để truyền tải ánh sáng. Mỗi sợi quang như thế được coi như một “công tắc đèn”. Đồng thời họ cũng cấy các vi điện cực vào giữa các tế bào não để phát hiện tín hiệu các tế bào di chuyển đi qua các sợi trục mỗi khi ánh sáng từ sợi quang được bật lên. Sau đó họ bật, tắt đèn hàng chục nghìn lần trong phòng nuôi chuột thử nghiệm. Mỗi lần bật đèn như vậy thì nhờ công thức di truyền cảm thụ với ánh sáng mà các sợi quang sẽ phát sáng và nhờ điện cực mà họ ghi lại được các tín hiệu chuyển tải thông tin. Tập hợp hàng nghìn lần ghi nhận tín hiệu, các nhà khoa học đi đến kết luận: “Với một loại thông tin nhất định thì não chuột tạo ra một bản đồ đường đi đến một số vùng riêng biệt”. Giả sử không có được con đường riêng biệt tương thích cho mỗi loại thông tin, thì sự chuyển tải sẽ lộn xộn, chồng chéo, nhầm lẫn, dẫn tới rối loạn các hoạt động.

Gần đây, các chuyên gia của Đại học Khoa học và Viện công nghệ Kavli (Na Uy) đã công bố một nghiên cứu cho thấy: Trong não bộ có chứa nhiều bộ nhớ được ví như các “túi riêng” giống như ánh sáng chia thành các “bít” lượng tử; mỗi bộ nhớ chỉ dài 125mili giây, điều này cho phép não có thể trao đổi những ký ức khác nhau 8 lần trong 1 giây. Bộ não không cho phép lẫn lộn, không bao giờ trộn lẫn các ký ức khác nhau. Những giây phút ta cảm thấy bối rối về một ký ức cũ chính là lúc bộ não ta đạng chọn lựa ra một bản đồ ký ức cũ đó, chứ không thể chọn bản đồ ký ức nào khác.

Năm 2009, các nhà khoa học Anh, Thụy Sĩ đã tiêm một phần não của chuột bị bệnh Alzeimer vào não chuột lành, sau đó họ phát hiện chuột lành cũng bị mắc bệnh Alzheimer. Trước đây, giới khoa học thường coi prion như mộ loại protein đặc biệt, có tính lây truyền qua tiêm chích (ví dụ như prion trong bệnh não xốp - Cretzfeldt-Jacob). Theo TS. Markus Tolnay, các protein TAU trong bệnh Alzheimer cũng là những prion đặc thù nằm trong tế bào thần kinh có khả năng vượt ra ngoài màng tế bào, xâm nhập các tế bào lành chung quanh. Xét ở khía cạnh nào đó, cách lây truyền của các prion là tạo ra con đường truyền từ tế bào thần kinh bị bệnh đến các tế bào thần kinh lành.

Những thử nghiệm trên là những dự án chỉ mang tính riêng lẻ, độc lập và khác nhau về chủ đề, qui mô, kết quả... nhưng có một điểm chung nhất là từng bước, các nhà khoa học đã tìm được cách tiếp cận và ghi chép được các hoạt động của não mà trước hết là trong lĩnh vực lưu giữ chuyển tải thông tin giữa các tế bào thần kinh lành với nhau cũng như giữa các tế bào thần kinh bị bệnh và tế bào thần kinh lành. Đây là những vấn đề mấu chốt trong hoạt động của não. Trong khoa học khi tìm được cách tiếp cận cũng có nghĩa là sẽ giải thích được hiện tượng, tìm ra qui luật.

Đến tham vọng lập bản đồ hoạt động của não bộ

Ngày 2/4/2013, Tổng thống Mỹ Barack Obama đã công bố quyết định bỏ ra 100 triệu USD tiền ngân sách để tài trợ cho các nghiên cứu dài hạn về thần kinh học để phát triển các công cụ và công nghệ mới nghiên cứu về bộ não con người, động vật trên qui mô lớn nhằm giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về tư tưởng hành vi con người và phát triển những phương pháp mới chẩn đoán điều trị tốt hơn nữa các bệnh thần kinh tâm thần (được gọi tắt là lập bản đồ hoạt động não). Một lý do khác mà Tổng thống Barack Obama không đề cấp đến là quyết định này được đưa ra đúng vào lúc việc nghiên cứu não đã qua giai đoạn mò mẫm và tiên liệu sẽ đạt được những thành tựu lớn trong tương lai gần.

Theo Giám đốc Viện Nghiên cứu sức khỏe (NIH) của Mỹ, Francis Collin: Khoản tài chính 100 triệu USD là ít ỏi, chỉ bằng 1% khoản tiền mà NIH chi ra cho các nghiên cứu về não nhưng nó có tính bước ngoặt. Với khoản tiền tài trợ ban đầu này, các nhà khoa học sẽ có điều kiện vạch ra một kế hoạch nghiên cứu tổng thể hơn trên nhiều mạch thần kinh, từ đó cho phép nhận ra những hoạt động phối hợp của các tế bào thần kinh, nhằm hiểu biết cụ thể, sâu sắc hơn những điều bí ẩn về não. Đây chính là ý nghĩa đầy tham vọng của dự án lập hoàn chỉnh bản đồ hoạt động của não và vai trò của dự án này có thể sánh ngang với dự án lập bản đồ gen người đã thực hiện trước đây.