Chính nhờ vào sự hiện diện của một “siêu nơron” mà não bộ con người có khả năng phát triển trí thông minh. Một êkíp các nhà khoa học Hungary đã khám phá ra một “siêu nơron” trong bộ não của con người.
Nhờ vào đâu mà con người có khả năng nói, suy nghĩ, tưởng tượng, phát minh, sáng tạo…? Đó là do một lớp nơron chỉ dày vào khoảng vài milimét, xếp lại thành các cuộn não và bao phủ toàn bộ cả hai bán cầu não. Lớp này được gọi là “tân vỏ não” bởi vì nó xuất hiện muộn nhất trong tiến trình hình thành vỏ não. Ở loài người, lớp tân vỏ não này trải dài ra phía trước não, tạo thành u nằm dưới trán : đó là thuỳ trán. Phần tiền-thuỳ trán lại là nơi “tàng long ngoạ hổ” của các khả năng phi thường của con người.
BÍ ẨN CỦA TÂN VỎ NÃO CON NGƯỜI
Bằng cách nào mà tân vỏ não có thể tạo ra không phải một, cũng không phải hai mà đến 8 hình thái khác nhau của trí thông minh theo giả thuyết của Howard Gardner? Vấn đề này vẫn chưa được giải mã và còn nhiều tranh cãi. Tuy nhiên, mới đây một êkíp các nhà sinh lý học thần kinh thuộc Viện đại học Szeged, Hungari, đã đưa ra giả thuyết mới được công bố trên tạp chí Mỹ “PLOS Biology”, số ra tháng 9 /2008.
Theo công trình nghiên cứu của các khoa học gia Hungari này, trong tân vỏ não của con người và chỉ ở con người mà thôi, có một số nơron đặc biệt có khả năng kích hoạt hàng trăm tín hiệu thần kinh cùng một lúc mà chỉ bằng một lần kích thích duy nhất. Một khả năng không thể có ở loài vật, làm cho hệ thần kinh chúng ta có khả năng hoạt hoá đồng thời nhiều vùng khác nhau ở vỏ não trong từng giây một. Hiện tượng này xảy ra là do sự cộng tác của một loại tế bào rất nhỏ có hình dạng đặc biệt giống như cây nến, nên được gọi là tế bào nến.
THUYẾT ĐỊNH LƯỢNG VỎ NÃO
Công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Hungari đã “sửa lưng” giả thuyết cổ điển tồn tại từ lâu nay cho rằng trí thông minh của con người liên quan đến sự phát triển thái quá của thuỳ trán so với các thuỳ khác. Giả thuyết này mang tính “định lượng”. Thật vậy, từ mấy thập kỷ nay, các nhà nghiên cứu đã khổ công tìm hiểu về tính chất đặc thù của tân vỏ não con người. Nhưng không dễ dàng giải mã được vấn đề bởi vì nếu chỉ lấy một miếng tân vỏ não của khỉ, chuột hay người để xem dưới kính hiển vi thì sẽ không phát hiện được gì về phương diện giải phẫu học.
Nhưng vào năm 2002, nhà nghiên cứu Katerina Semendeferi đã “tạt gáo nước lạnh” vào thuyết định lượng. Bà đã thu thập 24 phim XQ về não bộ của loài khỉ được chụp tại Trung tâm Nghiên cứu về loài khỉ ở Atlanta, bang Georgia (Hoa Kỳ). Sau đó bà so sánh với não bộ của người được chụp taảc Viện Đại học Iowa. Kết quả: Tân võ não vùng trán của người có kích thước khoảng 238,8-329,8 cm3 chiếm ưu thế so với 50,4cm3 của loài tinh tinh hay 111,6 cm3 của đười ươi, Tuy nhiên, nếu tính giá trị tương đối, tức là tỉ lệ phần trăm của tân vỏ não vùng trán so với toàn bán não thì con người lại mất ưu thế. Thật vậy, tỉ lệ tân vỏ não tiền-trán của người vào khoảng 36,4% – 39,3% thì loài tinh tinh là 36,6-38,7% hoặc loài đười ươi là 35-36,9%! Như vậy, con người không có vùng tân vỏ não vùng trán rộng lớn hơn loài vật như người ta đã lầm tưởng từ lâu nay.
THUYẾT “ĐỊNH TÍNH” VỀ TÂN VỎ NÃO.
Nhóm nghiên cứu thuộc đại học Szeged, Hung-ga-ri, đã đặt viên đá đầu tiên cho giả thuyết này. Mục tiêu của nhà nghiên cứu Hung-ga-ri là nhắm vào các vi mạch giữa các tế bào thần kinh (nơron) để tìm hiểu sự kết nối của chúng. Để hiểu rõ, chúng ta cần biết về cấu trúc của tân vỏ não. Tân vỏ não gồm có 6 lớp (xem hình) được cấu tạo chủ yếu là các nơron lớn mà thân có dạng hình tam giác, nên được gọi là tế bào hình tháp, kết hợp với các nơron liên kết nhỏ hơn. Tế bào hình tháp được sắp xếp theo cột thẳng đứng, mà sợi trục rất dài vươn ra để kết nơi khắp nơi trong vỏ não. Các tế bào này gởi và nhận thường xuyên đến hàng tỉ tín hiệu. Các nơron liên kết có nhiệm vụ đảm bảo sự kết nối thông tin giữa các tế bào hình tháp với nhau tạo thành mạng lưới “giao thông” từ đại lộ đến tiểu lộ. Tóm lại, các tế bào hình tháp và các nơron liên kết hình thành nên các vi mạng cục bộ mà khi chúng kết hợp lại với nhau tạo nên một mạng lưới khổng lồ gồm hàng tỉ cổ máy cùng làm việc với nhau.
Ekíp các khoa học gia người Hung nầy đã nghiên cứu đến tận mức độ tế bào để tìm cách ghi lại sự kết nối này. Theo TS Gabor Tamas, một trong các tác giả của công trình nghiên cứu, cho biết họ đã chuẩn bị các mẫu tân vỏ não lành mạnh, được trích xuất từ các cuộc phẫu thuật ở 58 bệnh nhân có độ tuổi từ 18 đến 73 tuổi. Các mẫu này được lấy từ vùng chẩm, trán và thái dương của não bộ của các bệnh nhân này. Sau khi phân lập các tế bào hình tháp và các nơron liên kết đã kết nối với nhau, các nhà sinh lý học áp dụng một kỹ thuật, được gọi là “Patch Clamp”, cho phép ghi lại các dòng điện ion chạy qua màng tế bào. Một điện cực được đặt vào bên trong màng tế bào thần kinh. Điện cực này có thể đo được đồng thời các tín hiệu đi vào tế bào và đi ra khỏi tế bào dưới dạng hiệu thế hoạt động. Điện cực này cũng có thể kích thích một tế bào và ghi nhận sự đáp ứng được tạo ra trong mạng lưới khổng lồ này. Các nhà nghiên cứu đã ghi nhận được những tín hiệu vào và ra của 681 tế bào hình tháp và 481 nơron liên kết. Theo TS Gabor Tamas, trước tiên họ khảo sát sự truyền tín hiệu trực tiếp từ tế bào hình tháp đến các tế bào lân cận. Theo kinh điển, một tế bào hình tháp truyền tín hiệu đến 2 tế bào khác, đó là hiện tượng đã được chờ đợi. Nhưng lạ lùng thay, đã xảy ra hiện tượng ngoài mong đợi của các nhà nghiên cứu đối với 177 tế bào hình tháp này bỏi vì chỉ với một tín hiệu kích thích vào đã tạo ra một chuỗi phản ứng, kích thích đến một trăm tế bào thần kinh thay vì 2 như thường lệ! Một hiện tượng chưa bao giờ được chứng kiến ở loài động vật có vú.
Nói một cách khác, phải có sự hiện diện của các “siêu tế bào hình tháp” mới có khả năng phát động một chuỗi phản ứng chỉ từ một kích thích duy nhất, khiến cho tân vỏ não trở thành một bộ máy “siêu năng”. TS Gabor Tamas khẳng định tính chất này chưa hề được phát hiện trước đây cho dù ở tế bào chuột hay khỉ. Đây là một tính năng nội tại của các vi mạch của con người, nhất là ở vùng trán của tân vỏ não.
Để giải thích hiện tượng này các nhà sinh lý học cho rằng đây là một siêu nơron liên kết chỉ hiện diện trong tân vỏ não và tập trung phần lớn ở vùng trước trán. Siêu tế bào có hình dạng rất đặc biệt, thay vì sợi trục chia đôi như của các tế bào hình tháp thì nó lại tạo thành một bó như sợi nến, nên được gọi là “tế bào nến”. Mặc dù phần lớn thời gian tế bào nến bị ức chế, nhưng TS Gabor Tamas đã chứng minh cho thấy tế bào này vẫn có khả năng kích thích. Chỉ can duy nhất một tế bào nến đã có thể kích thích một chuỗi tế bào hình tháp hoạt động. Có nghĩa là tế bào nến có khả năng khuếch đại tín hiệu vào. Như vậy, tế bào nến hỗ trợ vỏ não truyền tín hiệu ở mức độ rất rộng. Điều này cho thấy “tiếng nói” của tế bào nến rất có uy lực: một khi nó “lên tiếng” thì tất cả đều phải nghe theo! TS G.Tamas khẳng định tế bào nến cũng có hiện diện ở những loài vật khác như chuột, tuy nhiên tế bào này chỉ tập trung nhiều nhất ở loài người.
TÂN VỎ NÃO VÙNG TRÁN LÀM NÊN TRÍ THÔNG MINH ?
Phải chăng vỏ não vùng trước trán tạo thành trí thông minh của con người ? Câu trả lời là không! Đó là lời khẳng định của GS Richard Haier thuộc Đại học California và TS Rex-Jung thuộc Viện nghiên cứu Mind Research Network ở NewMexico, Hoa Kỳ. Hai nhà nghiên cứu này đã thực hiện 37 cuộc nghiên cứu về hình ảnh chụp cộng hưởng từ (MRI) não bộ ở những người tình nguyện thử nghiệm về trí thông minh. Kết quả cho thấy tân vỏ não vùng trán không phải là tất cả! Trí thông minh là một sản phẩm tổng hợp của tân vỏ não thuỳ trán, vùng có chức năng về xây dựng kế hoạch, tư duy, kết hợp với thuỳ chẩm, chịu trách nhiệm về cảm xúc. Như vậy, GS R.Haier và TS Rex-Jung đã bảo vệ cho “thuyết chẩm-trán hợp nhất”(P-FIT=Parietal-Frontal Integrative Theory). Thật vậy, trí thông minh phụ thuộc vào nhiều vùng của não bộ, được liên kết chặt chẻ với nhau thông qua các sợi trục. Hơn nữa, còn có thêm một dữ liệu để chứng minh cho thuyết định tính. Để làm sao biết được bộ não này thông minh hơn bộ não khác, GS Richard Haier đã sử dụng kỹ thuật “Pet-Scan” để đo lượng đường đồng vị phóng xạ được tiêu thụ trong vỏ não. Người ta thường cho rằng các nơron càng tiêu thụ nhiều đường tức hoạt động càng nhiều. GS Haier đã tiến hành thử nghiệm trên những người tình nguyện đang tập trung trí não để giải quyết một vấn đề… nan giải. Kết quả, không có gì đáng ngạc nhiên, khi thấy một vài vùng trở nên hoạt hoá hơn các vùng khác trong lúc tập trung trí tuệ. Nhưng ngược lại, những vùng não hoạt hoá càng nhiều thì kết quả giải quyết công việc lại càng ít hiệu quảấcc nhà nghiên cứu cho thấy những người tình nguyện có điểm số cao thì bộ não lại tiêu thụ ít năng lượng. Như vậy, theo GS Haier điều này chứng minh trí thông minh phụ thuộc vào bộ não có năng lực chứ không phải là bộ não lao động nhiều.
(Theo Sciences & Avenir)
BS NGUYỄN VĂN THÔNG
DrThong007@gmail.com
Tiếng sông Hương 