Não… đàn hồi như dây thun

12:50 02/01/2021
Não bộ luôn kích thích trí tò mò của bất kỳ ai, không chỉ bởi cấu trúc phức tạp. Vô số những khả năng độc đáo của não bộ, ẩn mình trong hàng tỷ tế bào thần kinh, đã và đang tạo nên “cơn sốt” giải mã suốt nhiều thế kỷ qua.

Trong đó, khả biến thần kinh dường như khiến giới khoa học kinh ngạc nhất, đồng thời cũng tranh cãi không ngừng về tính chất mềm dẻo, linh hoạt của não bộ với thay đổi từ môi trường bên ngoài. Đây không đơn giản chỉ như một món quà của tiến hóa, mà thực chất đóng vai trò quan trọng đối với quá trình học hỏi, ghi nhớ và ứng phó với các tổn thương ở loài người.

Kết nối tái sinh

Hãy thử tưởng tượng, não bộ giống như một vũ trụ thu nhỏ, chứa đựng tới cả trăm tỷ tế bào thần kinh (neuron), liên kết với nhau bởi những synapse tí hon đầy sức mạnh. Synapse là một khớp nối đặc biệt, qua đó tín hiệu từ tế bào thần kinh sẽ truyền qua một tế bào thần kinh khác cũng như qua một loại tế bào không phải là tế bào thần kinh (như tế bào cơ hoặc tế bào tuyến chẳng hạn). 

Vài thập kỷ trở lại đây, nhiều quan điểm tán thành luận điểm: cơ chế mềm dẻo khớp nối thần kinh chính là chìa khoá phía sau khả năng hình thành và lưu lại ký ức mới của con người. Nói cách khác, não bộ không cứng nhắc, mà cực kỳ linh hoạt, có thể thích ứng sau những biến cố, tạo nên thay đổi sinh lý trong não khi cơ thể tương tác với môi trường xung quanh.

Quá trình “cắt-tỉa” synapse diễn ra không ngừng, giúp não bộ thích nghi, tự chữa lành trong... nghịch cảnh.

Từng có thời điểm chúng ta miêu tả não chẳng khác nào máy tính, chỉ có một lượng nhất định chức năng và “vi mạch”, không thay đổi gì so với lúc sinh ra. Tuy nhiên, tế bào thần kinh đa nhiệm hơn chúng ta tưởng, sẵn sàng phát triển các khớp nối thần kinh mới, hoặc thậm chí loại bỏ bớt synapse giữa các tế bào thần kinh. Nhà tâm lý học William James từng rất nổi tiếng với ý nghĩ... bị quên lãng suốt hơn 100 năm, rằng não bộ vẫn tiếp tục thay đổi khi các neuron tồn tại sự linh hoạt và độ mềm dẻo đáng kinh ngạc. Cho đến nay, khoa học bước đầu khẳng định: khả biến khiến não thay đổi cấu trúc vật lý mỗi khi con người tiếp thu tri thức/kỹ năng mới, hình thành những liên kết lạ giữa từng neuron.

Trên thực tế, từ khi não bắt đầu phát triển cho đến khi cơ thể chết đi, những kết nối giữa các tế bào trong não luôn được tổ chức lại theo từng nhu cầu khác nhau. Chính sự tái liên kết linh hoạt kiểu này tạo nên năng lực học hỏi kinh nghiệm, cũng như thích ứng với từng loại trải nghiệm trong cuộc đời mỗi người. Chưa hết, tính dẻo của não còn được xác nhận thông qua cơ chế phát sinh thần kinh trưởng thành, tạo tế bào thần kinh từ tế bào gốc thần kinh ở người trưởng thành. 

Trước đây, tranh luận liệu não người có thể tái sinh tế bào thần kinh hay không vẫn luôn nghiêng về luận điểm não ngừng tạo tế bào thần kinh không lâu sau khi sinh. Trong suốt thế kỷ 20, khoa học “đóng băng” bởi ý nghĩa kết cấu não không hề biến đổi khi con người bắt đầu trưởng thành.

Cho đến khi Đại học Colombia (Mỹ) bất ngờ tuyên bố phát hiện các tế bào thần kinh mới vẫn xuất hiện ở người lớn tuổi, nghiên cứu thần kinh đã tìm thấy hướng đi mới khác biệt. Điều độc đáo là, một số vùng nhất định trên não bộ có khả năng sản sinh neuron trong suốt cuộc đời, như vùng hồi hải mã (nơi lưu giữ ký ức và định hình nhận thức). 

Hình ảnh quét não cho thấy nhiều vùng trên não được kích hoạt khi một cá nhân, già hoặc trẻ, học một điều gì đó mới mẻ như nhạc cụ, môn thể thao hay kỹ năng sống. Khi đã thành thạo, vùng não kích hoạt có xu hướng thu bé lại, các neuron liên quan đã “chuyên nghiệp” và tối ưu về kỹ năng này, tạo nên mạng lưới liên kết thần kinh vững chắc, khiến não bộ phân hóa chức năng tốt hơn.

Bù trừ chức năng

Không chỉ dừng lại ở khả biến cấu trúc, não bộ còn khiến khoa học kinh ngạc với năng lực tái tạo chức năng. Hiểu đơn giản là, khi xuất hiện một vùng bị hư tổn, não bộ sẽ tìm cách thay đổi chức năng các vùng khoẻ mạnh để bù đắp sự thiếu hụt, hoặc tăng cường một số chức năng để hỗ trợ hoạt động chung. 

Trong thí nghiệm với giun tròn Caenorhabditis elegans, nhóm nghiên cứu nhận thấy não của loài này xuất hiện dấu hiệu tăng cường hoạt động não bộ để “bù trừ” cho việc mất dần hệ cảm giác thân thể. Theo đó, cảm nhận về mùi phát triển mạnh hơn ở những con giun bị thương tổn một phần não, giúp chúng vẫn tiếp tục sinh tồn hay xác định mối đe dọa từ môi trường sống.

Tính mềm dẻo não bộ chỉ khả năng thích ứng của não sau trải nghiệm hoặc tổn thương.

Đối với con người, nhiều báo cáo biện luận về khả năng não bộ hình thành các liên kết thần kinh mới ở người khiếm thị, từ đó tăng cường năng lực các giác quan khác. Ví dụ như, các liên kết hình thành mạnh mẽ ở vùng não thất dưới, tiếp nhận và dẫn truyền xung thần kinh qua hành khứu giác - nơi mọi tín hiệu về mùi được xử lý trước khi não bộ đưa ra quyết định phản ứng.

Tại Tây Ban Nha, nhà khoa học Pascual-Leonem đã phát hiện não bộ thích nghi nhanh chóng khi con người mất đi một giác quan. Thông qua chụp cộng hưởng từ hoạt động não của tình nguyện viên bị bịt mắt trong một tuần, phải đọc chữ nổi và tập trung lắng nghe âm thanh xung quanh, ông quan sát thấy vỏ não thị giác bắt đầu kích hoạt thông qua thính giác và xúc giác.

Ở con người, tính mềm dẻo của não bộ ngày càng được chú ý sau nghiên cứu các ca đột quỵ nhưng phục hồi dần chức năng não từ những năm 1960. Một số trường hợp nghiêm trọng như nhiễm virus Zika ảnh hưởng đến phát triển não từ trong bào thai hoặc các bệnh về suy giảm chức năng hệ thần kinh cũng chứng kiến phép màu khi một số chức năng thần kinh được cải thiện. 

Lý giải khả năng này, nhiều nhà khoa học tin rằng não bộ xử lý tín hiệu cảm giác và di chuyển cùng lúc với nhau. Các đường dẫn truyền thần kinh có thể sao chép chức năng của nhau, vì vậy cho dù có lỗi nhỏ trong quá trình phát triển hoặc mất chức năng tạm thời do tổn thương nhưng não vẫn sẽ ra lệnh hiệu chỉnh truyền dẫn xung thần kinh theo con đường khác.

Rõ ràng, khả biến thần kinh cho thấy khả năng dịch chuyển các chức năng của vùng não bị tổn thương sang vùng khoẻ mạnh, giúp sắp xếp lại các tế bào thần kinh. Bên cạnh đó, quá trình “cắt-tỉa” khớp nối thần kinh diễn ra không ngừng trong cả cuộc đời, làm cho lượng synapse trung bình ở người trưởng thành chỉ bằng khoảng một nửa so với những năm đầu đời. Có người ví von rằng bộ não chứng kiến một cuộc chiến sinh tồn khốc liệt giữa các synapse mỗi ngày. 

Chính sự phát triển những liên kết mới và tỉa bỏ những cái yếu hơn đã mở ra cơ hội giúp não bộ thích nghi, tự chữa lành trong... nghịch cảnh, đồng thời đáp ứng với sự thay đổi môi trường.

Triển vọng trị liệu

Cho đến nay, khả biến thần kinh đã dần được chấp nhận, là đề tài nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học thần kinh trên khắp thế giới. Khả năng thay đổi linh hoạt khiến não bộ trở thành một “người hùng” kiên cường, dẻo dai, giúp con người duy trì cuộc sống. Tuy nhiên, nhiều quan điểm cũng cảnh báo não bộ dễ bị tổn thương trước những tác động từ bên ngoài và bên trong, thường là vô thức. 

Trong một số trường hợp, não bộ có thể bị ảnh hưởng bởi các chất hướng thần/kích thích dẫn đến các tác động bất lợi lên não bộ và hành vi. Ngoài ra, nhiều bệnh lý như Alzheimer, Parkinson hay sa sút trí tuệ có “độc tính” rất cao, dễ dàng đánh bại năng lực khả biến, khiến quá trình tự sửa chữa của tế bào thần kinh cực kỳ khó khăn, thậm chí bất khả thi.

Các hoạt động trí não như đọc sách sẽ giúp bảo vệ sức khoẻ não bộ, tối ưu hóa năng lực khả biến

Dù vậy, khám phá về tính linh hoạt của não bộ đang dần mở ra triển vọng khai thác khả năng tái tạo để ứng dụng trong y học. Lý thuyết miêu tả chi tiết khi não bộ tiếp nhận kích thích nhận thức và hoạt động tăng cường từ bên ngoài, nó sẽ linh hoạt thay đổi chức năng các vùng nhất định nhằm “tạm hoãn” quá trình khởi phát bệnh, từ đó làm chậm diễn tiến, thậm chí có thể đảo ngược bệnh. 

Điều này đã được kiểm chứng đem lại tác dụng tốt trên bệnh nhân mắc tâm thần phân liệt và rối loạn phổ tự kỷ, vốn xuất hiện những bất thường trong phát triển não. Trong tương lai, giới khoa học hi vọng sẽ ứng dụng khả biến thần kinh cho chữa trị Huntington (bệnh di truyền do sự thoái hóa tế bào thần kinh khiến cơ thể gặp phải những rối loạn vận động), kết hợp với đa dạng liệu pháp như trị liệu ngôn ngữ, giao tiếp và lao động trị liệu.

Ý tưởng thú vị liên quan đến “mô phỏng môi trường sống”, hướng tới loại thuốc lành tính có tác dụng sao chép hoặc gia tăng kích thích nhận thức và hoạt động bên trong não bộ. Đây hứa hẹn là “thần dược bổ não”, giúp cơ quan này luôn được... tập thể dục để các liên kết thần kinh mới hình thành, đồng thời hỗ trợ phát huy tác dụng tích cực của các kích thích lên não, tạo nên hiệu ứng trị liệu, lan toả phản ứng tự sửa chữa cũng như bảo vệ các tế bào thần kinh. 

Tất nhiên, trước khi loại thần dược này xuất hiện, chúng ta vẫn cần duy trì lối sống lành mạnh thông qua chế độ ăn cân đối, luyện tập thể dục thường xuyên, và thực hiện các hoạt động trí não như đọc sách hay chơi nhạc cụ. Điều này sẽ giúp bảo vệ sức khoẻ não bộ, tối ưu hoá năng lực khả biến, từ đó làm chậm nguy cơ bệnh tật và lão hoá... 

Lê Nam