Não bộ và những bộ óc siêu phàm

Não bộ hoạt động như thế nào? Nhiệm vụ của mỗi tế bào thần kinh là gì? Chúng liên hợp ra sao để tạo nên cảm giác của con người khi giao tiếp với thế giới chung quanh? Ðể trả lời các câu hỏi ấy, ta cần thấu hiểu vai trò của di thể, di thể nào trong 25,000 di thể được khởi động tại não bộ và các bộ phận khác. Mỗi tế bào thần kinh là một cá thể có các đặc tính riêng dựa trên cấu trúc sinh hóa protein của nó; và protein là căn bản của mọi hoạt động xuất phát từ não bộ. Các protein này được mã hóa, encoded, bởi di tính, genome; ta có khoảng 25,000 di thể trong chuỗi DNA. Tính chất và sự hoạt động của mỗi tế bào thần kinh xuất phát từ một hoặc nhiều di thể, trong 25,000 di thể kể trên, lúc “khởi động” (turned on) và khởi động ở mức độ nào.

optogenetics 01 

Tiến sĩ Allan Jones trình bày “Một bản đồ của Não Bộ” tại TEDxCaltech NGUỒN YOU TUBE.COM

Từ những câu hỏi căn bản này, chương trình “brain mapping” ra đời, tìm hiểu sự hiện diện hoặc hoạt động của từng di thể trong não bộ.

Khắp thế giới cả ngàn nhóm nghiên cứu đang nỗ lực tìm kiếm câu trả lời cho các thắc mắc căn bản kể trên. Bắt đầu từ “bản đồ” cấu trúc não bộ của chuột, the map of the mouse brain. “Bản đồ” này là tài liệu căn bản cho các công trình nghiên cứu kế tiếp về não bộ, não bộ chuột chứa các bộ phận tương đương với não bộ các động vật hữu nhũ khác. Nổi tiếng nhất là “the Allen Human Brain Atlas”.

Từ những miếng mô não bộ các chuyên viên nghiên cứu thu góp hình ảnh 3-D, MRI để tạo “cấu trúc” gốc. Các mô này do người hiến tặng khỏe mạnh đã qua đời để nghiên cứu. Mô não bộ được “bào” mỏng, độ dày cỡ 25 micrometers, mỏng hơn cả sợi tóc, đem nhuộm màu, rồi phân tích theo mật độ tế bào, cách lan tỏa … từa tựa như ta vẽ bản đồ ghi chép các vùng đặc biệt để nhận diện.

Các mẩu mô não bộ cũng được tinh lọc để tìm RNA; dấu hiệu của di thể được khởi động và “đọc” ra mức hoạt động của mỗi di thể tại từng vùng não bộ.

Phương pháp ấy đã tạo ra khoảng 50 triệu dữ kiện cho mỗi não bộ con người. Và càng nhiều người hiến tặng, kho tàng kia càng vĩ đại vì các dữ kiện thu góp được sẽ giúp ta nhận diện những “tương đồng” hoặc khác biệt giữa não bộ con người. Kho dữ kiện này được công bố cho mọi người sử dụng!

Ðằng sau các nghiên cứu quy mô ấy là bộ óc siêu phàm của Tiến Sĩ Allan Jones và những người cộng sự tại Allen Institute for Brain Science. Ông Jones hiện là sếp lớn của tổ chức kể trên. Tiến Sĩ Jones và nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc phối hợp khoa học và kỹ thuật, dùng kỹ thuật điện toán để thu góp, so sánh và phân tích nhiều triệu dữ kiện; biến kho tàng tài liệu kia trở thành một dụng cụ dễ sử dụng trong việc tìm hiểu não bộ con người. Các nhà nghiên cứu có thể áp dụng “bản đồ” não bộ vào việc thử nghiệm các cách trị liệu bệnh tật liên quan đến não bộ.

Chương trình này giúp các nhà khoa học chung tay hợp tác trong việc chế tạo các ‘dụng cụ” để “vẽ” chi tiết một “bản đồ” về não bộ con người. Qua bản đồ này ta có thể hiểu ý nghĩ dẫn đến hành động ra sao, các đường liên kết của thần kinh dẫn truyền như thế nào; những gì đã xảy ra trong các tình trạng bệnh tật…? Những khám phá ấysẽ giúp chữa trị hiệu quả các chứng bệnh như kinh phong, tự kỷ, lẫn, điên loạn và ngay cả các chứng bệnh thần kinh gây tê liệt.

Khi ta khích động một vùng não bộ bằng dòng điện, nhiều tế bào thần kinh cùng bị khích động. Ðể nhận diện từng hoạt động của tế bào thần kinh, con người cần tách rời các nhóm thần kinh hầu nhận biết thần kinh nào làm công việc gì.

optogenetics 01

Kỹ thuật optogenetics “điều khiển” hoạt động của chuộtNGUỒN NYTIMES.COM

Nổi tiếng lẫy lừng trong lãnh vực nghiên cứu về não bộ là Tiến Sĩ Ed Boyden. Ở tuổi 33, ông Boyden là một trong những cố vấn khoa học não bộ, neuroscience, của Tòa Bạch Ốc.

Tiến Sĩ Boyden là người đã áp dụng kỹ thuật nano vào chương trình “vẽ” bản đồ não bộ. Cùng với Bác Sĩ-Tiến Sĩ Karl Deisseroth, ông ấy khám phá ra cách dùng ánh sáng để “điều khiển” [tạo ra các phản ứng từ] não bộ.

Hai nhà nghiên cứubắt đầu cuộc nghiên cứu của họ bằng cách thực hiện những thí nghiệm sơ khai nhất, áp dụng sự hiểu biết về cây cỏ. Sinh vật dùng các phân tử để biến ánh sáng thành điện lực trong chu trình chế biến năng lượng, photosynthesis hoặc photosensation. Như algae, rêu, là sinh vật một tế bào. Khi “gặp” ánh sáng, algae di động. Nói giản dị, ánh sáng là nguồn năng lượng giúp algea di động. Khi lấy một mảnh DNA của algea để ghép vào tế bào thần kinh; tế bào thần kinh này bắt đầu chế tạo một loại protein cảm thụ được ánh sáng, light-sensitive protein. Từ đó, ta có thể “điều khiển” các tế bào ấy bằng cách tắt / mở nguồn ánh sáng.

Áp dụng giả thuyết kể trên, năm 2004, hai nhà nghiên cứu trẻ tuổi, lúc ấy còn là nghiên cứu sinh tại Ðại Học Stanford, phát minh ra tế bào thần kinh cảm thụ được ánh sáng qua việc cấy protein channelrhodopsin. Họ đặt tên kỹ thuật cấy protein này là “optogenetics”.

optogenetics 01

Karl Deisseroth, Đại Học StanfordNGUỒN MED.STANFORD.EDU

Ngày nay, áp dụng kỹ thuật optogenetics, cả ngàn nhóm nghiên cứu khác đã tìm hiểu não bộ một cách dễ dàng hơn. Họ cũng dùng kỹ thuật ấy để “điều khiển” hoạt động của khỉ và chuột. Các công trình này giúp con người đến gần hơn mục đích tìm hiểu não bộ. Khả năng “tắt / mở” từng vùng não bộ giúp ta chữa trị bệnh thần kinh. Thí dụ, khi biết rõ các vùng não bộ nào liên quan đến triệu chứng của bệnh điên loạn, ta có thể “tắt” các tế bào thần kinh này trong lúc vẫn giữ được sự hoạt động của các tế bào thần kinh khác, và người bệnh vẫn tiếp tục sống bình thường như những người khỏe mạnh.

Muốn chữa trị các chứng nghiện ngập? Ta có thể dùng ánh sáng để “mở” vùng não bộ liên quan đến sự sảng khoái mà không cần dùng hóa chất, thuốc men. Như cuộc thí nghiệm trong chuột, khi dùng ánh sáng để khích động vùng não bộ, tế bào thần kinh chứa dopamine, cho cảm giác đê mê, sảng khoái, chuột dụi mũi liên tục bày tỏ sự sảng khoái. Ngược lại, ta cũng có thể “tắt” hoạt động tại từng vùng não bộ bằng ánh sáng qua các protein khác; như “tắt” sự hoạt động của các tế bào thần kinh gây co giật, kinh phong. Optogenetics cũng có thể dùng vào việc chữa trị mù lòa; khái niệm dùng tế bào thần kinh cảm thụ ánh sáng, biến con mắt thành cái máy ảnh và “chụp” hình ảnh, giúp ta nhìn thấy.

Tạm hiểu là kỹ thuật do hai nhà khoa học kể trên được áp dụng rộng rãi trong nhiều môi trường khảo cứu, từ chế tạo thuốc men đến cách trị liệu bằng điện lực, ánh sáng…Optogenetics đã trở thành kính hiển vi một dụng cụ không thể thiếu trong việc nghiên cứu về não bộ.

Các bộ óc phi phàm kia đã mở ra một cánh cửa mới cho ngành khoa học não bộ, trước đây chỉ bao gồm các giả thuyết, ngày nay đã trở thành thực nghiệm.

Hiểu được cách não bộ hoạt động, ta có thể hiểu được đầu óc mình, cách suy nghĩ, sự say mê thích thú, lúc chán nản mệt mỏi…? Khi nào thì có thể tự “mở” hoặc tự “tắt” các hoạt động ấy để giúp đời sống thăng hoa?

TLL

 

------------------------------------------

Những bài trên báo Trẻ phát hành Thứ Tư ngày 19 tháng 04 năm 2017

(xin lấy báo tại các thân chủ đăng trên báo Trẻ)

  • Nữ Hoa Kỳ lấy lại lòng tin (Thể Thao) - Trần Trí Dũng
  • Sai lầm trong di chúc (Góc Hoàng Hoa) - Anh Thư
  • Quãng đường nhìn lại (Truyện Ngắn) - Ngân Bình
  • United Airline câu chuyện về sức mạnh cộng đồng (Kiến Thức Trẻ) - Đinh Yên Thảo
  • Chờ đợi là hạnh phúc (Duyên Sài Gòn) - Du Uyên
  • Ngày sinh nhật căng thẳng (Ghi Nhận Trong Tuần) - Vũ Hiến
  • Anh của bé Mùi (Thơ) - Nguyễn Thị Thanh Dương
  • Dạy con ứng xử khi bị ức hiếp trong trường học (Giao Tiếp) - Minh Hải
  • Phạm quỳnh anh. Chào việt nam (Bên Tách Cà Phê) - Tim Nguyễn
  • Hỏi đáp về ung thư Vú (Chuyện Trò Thấy Thuốc) - Nguyễn Ý Đức
  • Văn hóa xin lỗi (Bên Lề Chính Trường) - Sĩ Nguyên
  • Hành trình và ước mơ của tôi (Bài Viết Tiếng Việt Đầu Tiên) - Tony Huynh
  • Lễ Vượt Qua của người Do Thái (Thế Giới Dế Mèn) - Trần Lý Lê
  • Thơ kiệt tấn (Thơ) - Sao Khuê
  • Huyền thoại Texas Ranger (Theo Dòng Thời Gian) - Sean Bảo
  • Nếp cẩm khoai môn (Hương Vị Quê Nhà) - Tạ Phong Tần
  • Xin miễn vi phạm gian dối và những người sẽ bị trục xuất (Di Trú) - Lê Minh Hải
  • Thú nghe nhạc bằng máy Akai (Tạp Bút ) - Trang Nguyên
  • Phòng khách những điều nên tránh (Bạn Có Biết) - Hoàng Hương
  • Souvlaki- bbq hy lạp (Món Lạ) - Nấm Mèo
  • Máy in thay thế mực bằng ánh sáng (Ứng Dụng Thường Ngày) - P324530
  • Những điều cần lưu ý cho máy lạnh vào mùa Hè (Bạn Có Biết) - Xe-Ba-Gác Handyman
  • Ai mà biết được (Facebook Có Gì Ngộ) - Daniel Văn
  • Phòng chảy xệ vòng 1 (Trang Phụ Nữ) - Sông Hương
  • Viết thư cho mẹ (Những Bông Hoa Cuộc Sống) - Như Sao
  • Lobby - vận động hành lang (Để Gió Cuốn Đi) - Hải-Vân
  • Về xứ Bắc (Cõi Riêng) - Đăng Mỹ Hạnh
  • Những dáng quần thông dụng (Thời Trang) - Điệu Cô Nương
  • Mùa crawfish (Phóng Sự) - Ngọc Linh
  • Nhiếp ảnh gia NGUYỄN NGỌC HẠNH (Chuyện Đời Thường) - Huy Phương
  • Phỏng Vấn ông bảy đáp (Tạp Ghi) - Hỷ Long
  • Ngày ta bỏ núi (Trong Hầm Rượu) - Trần Vũ
  • Gọi 911 cứu mẹ, bé 4 tuổi được khen thưởng (Thế Giới Quanh Ta) - Dương Hùng
  • Giảm tiền đóng thuế (Bạn Có Biết) - Quỳnh Như
  • Vách ngăn phòng (Cái Nhà Của Ta) - Thiên Hương
  • Asghar Farhadi thế mạnh là kịch bản (Thế Giới Điện Ảnh) - Song Chi
  • Giá xăng (Kiến Thức Phổ Thông) - Phượng Nghi
  • ‘United Airlines’ bay trong cơn bão chửi (Phiếm) - Đoàn Xuân Thu
  • Kỷ niệm với anh Nguyễn Mộng Giác (Tài Liệu Văn Học) - Nguyễn & Bạn Hữu
  • Tháng Tư Thùy Linh và nhạc (Tạp Ghi) - Thanh Thư
  • Những Apps chụp hình tốt nhất cho Android smartphones (Góc Nhiếp Ảnh) - Andy Nguyễn
  • Xe lăn leo thang lầu (Sản Phẩm Mới) - Bảo Sơn
  • Ngũ Hành Sơn (Phóng Sự) - Uyển Ca
  • Người trả bill bí ẩn (Chuyện Vụ Án) - Nam Nhật
  • Số báo cuối cùng (Sổ Tay Thường Dân)
  • Hành trình và ước mơ của tôi (Bài Viết Tiếng Việt Đầu Tiên)
  • Mỗi tuần 1 con số (Thế Giới)
  • Câu hỏi thi bằng viết (An Toàn Giao Thông)
  • Tin thể thao (Thể Thao)
  • Kiến trúc New York (Vui Lạ Khắp Nơi)
  • Trót phải trét (Chuyện Khó Tin Nhưng Có Thật)
  • Những việc cần làm ngay! (Câu Lạc Bộ Tiếu Lâm)
Facebook Comments
SHARE