HNI 09-08

CHƯƠNG 12: THẦN KINH HỌC HIỆN ĐẠI

1. THẦN KINH HỌC – KHOA HỌC VỀ HỆ THẦN KINH

Nếu triết học đặt ra câu hỏi con người là gì, ý thức là gì và nhận thức hình thành như thế nào, thì thần kinh học hiện đại tiếp cận những vấn đề ấy từ một nền tảng thực nghiệm: hệ thần kinh hoạt động ra sao?

Thần kinh học là lĩnh vực khoa học nghiên cứu hệ thần kinh, bao gồm não, tủy sống và mạng lưới dây thần kinh ngoại biên. Đây là một trong những hệ thống phức tạp nhất của cơ thể sống, có khả năng tiếp nhận thông tin, xử lý tín hiệu, điều khiển vận động, điều hòa nhiều chức năng sinh lý và tham gia tạo nên các hoạt động nhận thức, cảm xúc và hành vi.

 

Sự phát triển của thần kinh học hiện đại đã làm thay đổi sâu sắc quan niệm của con người về bộ não. Não không còn được xem đơn giản như một cơ quan điều khiển cơ thể, mà là một hệ thống động, liên tục thay đổi dưới tác động của gene, môi trường, kinh nghiệm, học tập và tương tác xã hội.

 

Tuy nhiên, cần phân biệt thần kinh học với quan niệm giản lược rằng mọi hiện tượng tinh thần đều có thể giải thích ngay bằng một vùng não cụ thể. Hoạt động của con người là kết quả của sự tương tác giữa nhiều mạng lưới thần kinh, cơ thể và môi trường.

 

2. CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HỆ THẦN KINH

 

Hệ thần kinh của con người có thể được chia thành hai bộ phận lớn: hệ thần kinh trung ương và hệ thần kinh ngoại biên.

 

Hệ thần kinh trung ương gồm não và tủy sống. Não là trung tâm xử lý thông tin quan trọng nhất, trong khi tủy sống đóng vai trò truyền dẫn tín hiệu giữa não và phần còn lại của cơ thể, đồng thời tham gia vào nhiều phản xạ.

 

Hệ thần kinh ngoại biên bao gồm các dây thần kinh và hạch thần kinh nằm ngoài não và tủy sống. Nó kết nối hệ thần kinh trung ương với cơ, da, các cơ quan cảm giác và nhiều cơ quan nội tạng.

 

Ở cấp độ tế bào, hệ thần kinh gồm hai nhóm tế bào chính: neuron và tế bào thần kinh đệm.

 

Neuron có khả năng tiếp nhận, xử lý và truyền tín hiệu thần kinh. Một neuron điển hình gồm thân tế bào, các sợi nhánh và sợi trục. Thông tin có thể được truyền dưới dạng tín hiệu điện dọc theo màng tế bào và được truyền từ neuron này sang neuron khác tại các khớp thần kinh.

 

Trong khi đó, tế bào thần kinh đệm không đơn thuần là những tế bào “phụ trợ”. Chúng tham gia nuôi dưỡng neuron, duy trì môi trường hóa học, tạo myelin, hỗ trợ miễn dịch thần kinh và điều chỉnh hoạt động của các mạng lưới thần kinh.

 

Điều này cho thấy bộ não không phải là tập hợp đơn giản của các tế bào riêng lẻ mà là một hệ thống tương tác ở nhiều cấp độ.

 

3. NEURON VÀ NGÔN NGỮ CỦA HỆ THẦN KINH

 

Một trong những phát hiện nền tảng của thần kinh học là neuron sử dụng cả tín hiệu điện và tín hiệu hóa học để truyền đạt thông tin.

 

Khi một neuron nhận đủ kích thích, điện thế màng có thể thay đổi và tạo ra điện thế hoạt động. Tín hiệu này lan truyền dọc theo sợi trục. Khi đến đầu tận cùng của neuron, nó có thể kích thích giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh vào khe synapse.

 

Các chất dẫn truyền thần kinh như glutamate, GABA, dopamine, serotonin, acetylcholine và nhiều chất khác tham gia vào những quá trình thần kinh khác nhau. Tuy nhiên, không nên đồng nhất một chất dẫn truyền với một chức năng tâm lý duy nhất. Một chất có thể tham gia vào nhiều quá trình và tác động của nó phụ thuộc vào loại thụ thể, vị trí, mạng lưới thần kinh và trạng thái của cơ thể.

 

Điều quan trọng hơn là não hoạt động thông qua mạng lưới. Một suy nghĩ, cảm xúc hoặc hành vi thường không phải sản phẩm của một neuron đơn lẻ mà hình thành từ hoạt động phối hợp của hàng triệu hoặc hàng tỷ neuron.

 

4. NÃO BỘ LÀ MỘT HỆ THỐNG MẠNG LƯỚI

 

Trong những giai đoạn đầu của lịch sử thần kinh học, các nhà khoa học thường cố gắng xác định một chức năng cụ thể nằm ở một vị trí cụ thể trong não.

 

Nghiên cứu hiện đại cho thấy cách nhìn đó chỉ đúng một phần.

 

Một số vùng não có vai trò đặc biệt trong những chức năng nhất định. Ví dụ, hồi hải mã có vai trò quan trọng đối với nhiều dạng trí nhớ; hạch nền tham gia vào vận động và học tập; tiểu não đóng vai trò quan trọng trong phối hợp vận động và còn tham gia vào một số quá trình nhận thức; vỏ não trước trán liên quan đến nhiều chức năng điều hành.

 

Nhưng các chức năng phức tạp không hoạt động độc lập. Chúng được tạo nên bởi sự phối hợp của nhiều vùng và nhiều mạng lưới.

 

Ví dụ, việc đọc một câu không chỉ cần hệ thống thị giác nhận diện chữ viết mà còn liên quan đến xử lý ngôn ngữ, trí nhớ, chú ý, dự đoán và tích hợp ý nghĩa. Một quyết định cũng không đơn thuần là “mệnh lệnh” của một vùng não mà là kết quả của quá trình tương tác giữa nhận thức, cảm xúc, kinh nghiệm, động cơ và thông tin từ môi trường.

 

Do đó, quan điểm mạng lưới ngày càng trở thành một nguyên tắc quan trọng trong nghiên cứu thần kinh hiện đại.

 

5. NÃO BỘ VÀ KHẢ NĂNG THAY ĐỔI

 

Một trong những phát hiện quan trọng của khoa học thần kinh là tính dẻo thần kinh.

 

Não không phải một cấu trúc cố định sau khi con người trưởng thành. Kết nối giữa các neuron có thể thay đổi dưới tác động của học tập, trải nghiệm, môi trường và quá trình thích nghi.

 

Khi một người học một kỹ năng mới, luyện tập thường xuyên hoặc tiếp nhận một dạng thông tin mới, những mạng lưới thần kinh liên quan có thể được điều chỉnh. Một số kết nối được củng cố, một số kết nối khác suy yếu hoặc được tái tổ chức.

 

Tính dẻo thần kinh cũng giúp giải thích một phần khả năng phục hồi chức năng sau tổn thương não. Trong một số trường hợp, các mạng lưới còn lại có thể thay đổi cách hoạt động để hỗ trợ một phần chức năng đã bị ảnh hưởng.

 

Tuy nhiên, tính dẻo thần kinh không có nghĩa não có khả năng thay đổi vô hạn. Mức độ thay đổi phụ thuộc vào tuổi, loại chức năng, mức độ tổn thương, thời gian, môi trường và nhiều yếu tố sinh học khác.

 

6. NÃO BỘ, CẢM XÚC VÀ HÀNH VI

 

Một quan niệm phổ biến trong đời sống là lý trí và cảm xúc tồn tại như hai hệ thống hoàn toàn đối lập. Thần kinh học hiện đại cho thấy mối quan hệ phức tạp hơn.

 

Cảm xúc không phải một lực lượng hoàn toàn tách biệt khỏi tư duy. Cảm xúc có thể định hướng sự chú ý, ảnh hưởng đến trí nhớ, đánh giá nguy cơ, lựa chọn hành động và ra quyết định. Ngược lại, hoạt động nhận thức có thể điều chỉnh cách con người trải nghiệm và biểu đạt cảm xúc.

 

Các cấu trúc như hạch hạnh nhân, vùng dưới đồi, hồi hải mã, vỏ não trước trán và nhiều mạng lưới khác tham gia vào quá trình xử lý cảm xúc. Nhưng cũng như các chức năng nhận thức, cảm xúc không thể được quy giản thành một “trung tâm cảm xúc” duy nhất.

 

Hành vi của con người là kết quả của sự tương tác giữa hoạt động thần kinh, trạng thái cơ thể, kinh nghiệm cá nhân và môi trường xã hội.

 

7. TRÍ NHỚ VÀ HỌC TẬP

 

Trí nhớ là một trong những lĩnh vực quan trọng nhất của thần kinh học vì nó liên quan trực tiếp đến câu hỏi con người hình thành bản thân như thế nào.

 

Trí nhớ không phải một kho lưu trữ tĩnh chứa nguyên vẹn mọi trải nghiệm. Có nhiều dạng trí nhớ khác nhau, bao gồm trí nhớ ngắn hạn, trí nhớ làm việc, trí nhớ dài hạn, trí nhớ sự kiện, trí nhớ ngữ nghĩa và trí nhớ kỹ năng.

 

Quá trình hình thành trí nhớ liên quan đến những thay đổi trong hoạt động và kết nối của các mạng lưới thần kinh. Hồi hải mã đặc biệt quan trọng đối với việc hình thành nhiều loại ký ức mới, trong khi nhiều vùng của vỏ não tham gia lưu giữ và tái kích hoạt thông tin.

 

Đáng chú ý, ký ức có thể thay đổi mỗi khi được hồi tưởng. Vì vậy, trí nhớ của con người không phải lúc nào cũng là bản sao chính xác của quá khứ. Đây là một trong những lý do con người có thể nhớ sai, quên hoặc tái cấu trúc một sự kiện theo thời gian.

 

8. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THẦN KINH HIỆN ĐẠI

 

Sự tiến bộ của thần kinh học gắn liền với sự phát triển của các phương pháp quan sát và đo lường hoạt động não.

 

Điện não đồ có thể ghi lại hoạt động điện của não thông qua các điện cực đặt trên da đầu. Chụp cộng hưởng từ cấu trúc cho phép quan sát hình thái của não, trong khi cộng hưởng từ chức năng có thể cung cấp thông tin về những thay đổi liên quan đến hoạt động thần kinh thông qua tín hiệu huyết động.

 

Ngoài ra còn có PET, MEG, các kỹ thuật kích thích não, ghi hoạt động thần kinh ở cấp độ tế bào trong những điều kiện nghiên cứu phù hợp, cùng nhiều phương pháp phân tích dữ liệu hiện đại.

 

Những công cụ này giúp các nhà khoa học nghiên cứu não ở nhiều cấp độ khác nhau. Tuy nhiên, mỗi phương pháp đều có giới hạn về độ phân giải, thời gian, khả năng suy luận nhân quả và cách diễn giải dữ liệu.

 

Một hình ảnh não hoạt động không tự động cho biết một người đang “nghĩ chính xác điều gì”. Đây là điểm cần đặc biệt thận trọng khi diễn giải các kết quả thần kinh học.

 

9. THẦN KINH HỌC VÀ CÂU HỎI VỀ Ý THỨC

 

Thần kinh học hiện đại đã cung cấp nhiều bằng chứng cho thấy trạng thái của não có mối quan hệ chặt chẽ với trạng thái ý thức.

 

Khi não bị tổn thương, một số khả năng nhận thức, trí nhớ, ngôn ngữ hoặc tính cách có thể thay đổi. Khi trạng thái hoạt động của não thay đổi, trạng thái tỉnh táo và trải nghiệm chủ quan cũng có thể thay đổi.

 

Từ đó xuất hiện một câu hỏi sâu sắc: liệu mô tả đầy đủ hoạt động của não có đồng nghĩa với việc giải thích đầy đủ ý thức hay không?

 

Cho đến nay, khoa học vẫn chưa có một lời giải thích hoàn chỉnh và được chấp nhận rộng rãi cho toàn bộ trải nghiệm chủ quan. Các lý thuyết khác nhau về ý thức vẫn đang được nghiên cứu và kiểm nghiệm.

 

Vì vậy, thần kinh học đã tiến rất xa trong việc mô tả các cơ chế liên quan đến ý thức, nhưng chưa thể tuyên bố rằng mọi câu hỏi triết học về bản chất của ý thức đã được giải quyết.

 

10. GIỚI HẠN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA THẦN KINH HỌC

 

Thần kinh học hiện đại đang mở ra những triển vọng lớn trong chẩn đoán và điều trị các bệnh lý thần kinh, phục hồi chức năng, giao diện não–máy tính, trí tuệ nhân tạo lấy cảm hứng từ thần kinh học và nghiên cứu về nhận thức.

 

Tuy nhiên, càng hiểu sâu về não, con người càng nhận ra mức độ phức tạp của nó.

 

Não không hoạt động tách biệt khỏi cơ thể. Hoạt động thần kinh chịu ảnh hưởng của hormone, hệ miễn dịch, chuyển hóa, giấc ngủ, dinh dưỡng và trạng thái sinh lý. Đồng thời, não cũng liên tục tương tác với môi trường và thế giới xã hội.

 

Do đó, việc nghiên cứu con người chỉ từ một cấp độ duy nhất có thể dẫn đến cách nhìn giản lược. Một giải thích đầy đủ hơn cần kết nối nhiều tầng: từ phân tử và tế bào, đến mạng lưới thần kinh, cơ thể, hành vi, môi trường và xã hội.

 

11. KẾT LUẬN: HIỂU NÃO ĐỂ HIỂU CON NGƯỜI

 

Thần kinh học hiện đại đã biến câu hỏi “con người suy nghĩ bằng gì?” từ một vấn đề thuần túy triết học thành một lĩnh vực có thể được nghiên cứu bằng thực nghiệm.

 

Từ neuron, synapse đến mạng lưới thần kinh; từ trí nhớ, cảm xúc đến nhận thức; từ tổn thương não đến khả năng phục hồi, mỗi phát hiện mới đều cho thấy bộ não là một hệ thống năng động và có tổ chức cực kỳ phức tạp.

 

Nhưng hiểu não không đồng nghĩa với việc đã hiểu hoàn toàn con người.

 

Con người không chỉ là một bộ não tách rời khỏi thế giới. Con người là một sinh thể có cơ thể, ký ức, ngôn ngữ, cảm xúc, các mối quan hệ xã hội và lịch sử cá nhân. Não là nền tảng sinh học quan trọng của những quá trình ấy, nhưng để hiểu đầy đủ con người cần sự kết hợp giữa thần kinh học, tâm lý học, sinh học, khoa học nhận thức, xã hội học và triết học.

 

Chính ở điểm này, thần kinh học hiện đại không khép lại câu hỏi về con người mà mở ra những câu hỏi sâu sắc hơn: ý thức hình thành như thế nào, trải nghiệm chủ quan có thể được giải thích đến đâu, và từ hoạt động của bộ não, con người đã trở thành một chủ thể biết suy nghĩ về chính mình bằng cách nào?

 

Đó vẫn là một trong những biên giới lớn nhất của khoa học hiện đại.