Buzz
Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications và được đánh giá là một bước tiến quan trọng trong việc khám phá sâu hơn về hành trình sinh học của não bộ con người.
Một nghiên cứu lớn từ Đại học Cambridge đã chỉ ra rằng bộ não con người không phát triển theo một đường cong liên tục từ khi sinh ra cho đến khi qua đời, mà thay vào đó, trải qua bốn giai đoạn tái tổ chức mạnh mẽ ở các mốc tuổi 9, 32, 66 và 83.
Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học xác định rõ ràng những bước ngoặt quan trọng trong cấu trúc kết nối thần kinh của con người, mở ra một cách tiếp cận mới về quá trình phát triển trí tuệ, cảm xúc và sự suy giảm chức năng khi tuổi tác gia tăng.
Theo Tiến sĩ Alexa Mousley, nhà khoa học thần kinh tại Đơn vị Khoa học Não bộ và Nhận thức MRC thuộc Đại học Cambridge, những thay đổi này tạo nên các giai đoạn hoạt động khác nhau của bộ não, giúp con người đạt hiệu suất tối ưu ở từng thời kỳ, nhưng cũng khiến chúng ta dễ bị tổn thương hơn ở một số thời điểm nhất định.
Bà nhận xét: "Nghiên cứu này là lần đầu tiên xác định những giai đoạn chính trong quá trình kết nối não bộ trong suốt vòng đời. Chúng cho thấy bộ não hoạt động mạnh mẽ nhất hoặc dễ bị gián đoạn nhất tại những thời điểm cụ thể."
Để đưa ra kết luận, nhóm nghiên cứu đã phân tích 4.216 ảnh chụp cộng hưởng từ (MRI) của những người từ 0 đến 90 tuổi, được tổng hợp từ chín dự án lớn ở Anh và Mỹ. Các ảnh chụp này sử dụng kỹ thuật MRI khuếch tán, cho phép theo dõi đường đi của các phân tử nước dọc theo các sợi thần kinh.
Nhờ đó, các nhà khoa học đã tái tạo được bản đồ chất trắng, những 'cao tốc' thông tin nối kết các vùng não xa xôi. Họ tiếp theo đã áp dụng thuật toán Xấp xỉ và Chiếu Đa tạp Đồng nhất (UMAP) để giảm mười hai tham số cấu trúc mạng lưới não vào không gian ba chiều, phát hiện ra các bước ngoặt rõ rệt trong sự thay đổi của các kết nối này qua thời gian.
Kết quả phân tích chỉ ra rằng vòng đời của bộ não có thể chia thành năm giai đoạn lớn. Thời kỳ đầu tiên, từ khi sinh ra cho đến khoảng 9 tuổi, là giai đoạn não bộ hoạt động vượt mức, tạo ra vô số khớp thần kinh trong khi chất trắng phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, hiệu quả truyền tải thông tin toàn cục lại giảm trong giai đoạn này.
Các nhà khoa học giải thích rằng não bộ trẻ em tập trung vào việc hình thành các cụm kết nối cục bộ, giống như những khu dân cư nhỏ nhưng đông đúc, thay vì xây dựng các đường dẫn dài và hiệu quả. Đây cũng là thời kỳ mà cha mẹ nhận thấy con cái thay đổi nhanh chóng về học tập, cảm xúc và sự chú ý. Khoảng 9 tuổi, sự xuất hiện của hormone dậy thì trùng khớp với bước ngoặt lớn đầu tiên, khi não chuyển sang cấu trúc tích hợp toàn cầu.
Từ 9 đến khoảng 32 tuổi, não bộ bước vào giai đoạn tinh chỉnh mạnh mẽ nhất. Các kết nối ngắn lại, hiệu suất cao hơn và tốc độ truyền thông tin cũng nhanh hơn. Đây là lúc não bộ đạt đến trạng thái tối ưu, có thể vừa đa nhiệm vừa chuyên môn hóa. Tuy nhiên, vào khoảng 32 tuổi, quá trình này đạt đỉnh điểm.
Đây chính là bước ngoặt quan trọng nhất trong nghiên cứu. Não ngừng cải thiện về hiệu suất toàn cục và chuyển sang giai đoạn trưởng thành ổn định. Những đặc điểm nhận thức và tính cách bắt đầu ổn định hơn, tương thích với các quan sát tâm lý về tuổi trung niên.
Tiến sĩ Mousley chia sẻ: "Tuổi dậy thì có một điểm bắt đầu rõ ràng, nhưng thời điểm kết thúc của giai đoạn này về mặt thần kinh lại khó xác định hơn. Dựa trên cấu trúc não bộ, chúng tôi nhận thấy các thay đổi giống như tuổi vị thành niên kết thúc vào đầu những năm ba mươi."
Sau 32 tuổi, từ tuổi trưởng thành cho đến khoảng 66, bộ não bước vào giai đoạn tĩnh lặng kéo dài nhất. Khả năng tích hợp toàn cục giảm dần, trong khi các vùng não kết nối nhiều hơn với những khu vực gần kề. Nói cách khác, thay vì duy trì mạng lưới liên lạc rộng khắp, não có xu hướng tổ chức thành những khu phố nhỏ, ít giao tiếp với các khu vực khác. Đây là một giai đoạn ổn định, nhưng cũng tiềm ẩn nguy cơ suy giảm nhận thức khi con người bước vào tuổi trung niên.
Khi đến khoảng 66 tuổi, một bước ngoặt lớn xảy ra. Chất trắng bắt đầu mỏng dần do quá trình lão hóa sinh học. Các mạng lưới thần kinh trở nên khép kín hơn, giao tiếp ít hiệu quả hơn. Sự tái tổ chức mạng lưới lên đến đỉnh điểm vào thời điểm này, khiến bộ não dễ bị ảnh hưởng bởi các bệnh lý như tăng huyết áp và nguy cơ sa sút trí tuệ. Đây cũng là giai đoạn bắt đầu của lão hóa sớm, khi các kết nối dài trở nên yếu đi.
Cuối cùng, sau 83 tuổi, bộ não bước vào giai đoạn lão hóa muộn với một mô hình hoàn toàn khác. Não bộ trở nên phụ thuộc nhiều hơn vào một số vùng trung tâm để duy trì hoạt động tổng thể. Điều này cho thấy nguồn lực kết nối đã giảm mạnh và chỉ những vùng quan trọng nhất vẫn duy trì vai trò điều phối thông tin.
Các khu vực như hồi chẩm và hồi sau trung tâm duy trì sự kết nối mạnh mẽ, trong khi phần còn lại của bộ não suy giảm đáng kể. Đây là đặc điểm của giai đoạn cuối trong hành trình tái tổ chức thần kinh.
Giáo sư Duncan Astle, đồng tác giả nghiên cứu, cho rằng những bước ngoặt này phản ánh những thay đổi sâu sắc trong cuộc đời mỗi người. Ông nhận định rằng việc hiểu rõ các giai đoạn tái tổ chức mạnh mẽ này có thể giúp giải thích vì sao các rối loạn phát triển thần kinh, các vấn đề tâm lý hay chứng mất trí thường xảy ra ở những thời điểm nhất định.
Việc xác định các giai đoạn não dễ bị tổn thương nhất có thể cải thiện việc chẩn đoán và can thiệp sớm. Tiến sĩ Katya Rubia, từ Đại học King’s College London, chia sẻ rằng việc xác định các chuẩn mực cấu trúc não bộ theo từng giai đoạn sẽ giúp phát hiện bất thường sớm hơn và chính xác hơn.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng lưu ý rằng mẫu nghiên cứu chủ yếu gồm người da trắng và người có hệ thần kinh điển hình, nên các kết quả có thể khác ở những nhóm dân cư hay văn hóa khác nhau.
