Buzz
Những phát hiện này tạo nền tảng để xây dựng các mô hình não bộ chính xác hơn trong tương lai.
Trong một thế giới ngập tràn âm thanh, hình ảnh và thông tin, khả năng chỉ tập trung vào một đối tượng duy nhất và loại bỏ các yếu tố xung quanh là một kỹ năng quan trọng. Từ việc nghe rõ một giọng nói giữa đám đông đến việc đảm bảo an toàn khi qua đường, bộ não của chúng ta liên tục lọc thông tin một cách kỳ diệu.
Một nghiên cứu đột phá gần đây đã mở ra ánh sáng về bí ẩn này, chỉ ra rằng yếu tố quyết định không chỉ nằm ở mức độ hoạt động của tế bào não, mà còn ở thời điểm mà chúng bắt đầu hoạt động.
Nghiên cứu, được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Đại học Bremen và đăng tải trên tạp chí Nature Communications , đã phát hiện ra một con đường đặc biệt trong não bộ, nơi các tín hiệu cảm giác di chuyển dưới dạng xung nhịp gamma, đóng vai trò chủ chốt trong khả năng tập trung có chọn lọc của chúng ta.
Tiến sĩ Eric Drebitz, một trong những nhà nghiên cứu, giải thích rằng các tiếng động xung quanh không nhất thiết phải nhỏ hơn, nhưng vì chúng xuất hiện không đúng thời điểm nên bị giảm cảm nhận.
Cổng thời gian của bộ não
Các nhà khoa học thần kinh đã lâu băn khoăn về cách não bộ có thể loại bỏ sự ồn ào của một thế giới hối hả để chỉ tập trung vào những gì thật sự quan trọng. Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng chìa khóa nằm ở nhịp điệu gamma, một dạng sóng não dao động từ 30 đến 90 lần mỗi giây, đóng vai trò then chốt trong việc kết nối các khu vực não bộ liên quan đến nhận thức, sự chú ý và trí nhớ.
Drebitz đưa ra một ví dụ sinh động: "Khi bạn băng qua đường và một chiếc xe bất ngờ lao tới từ bên hông, não bộ lập tức tập trung vào việc xử lý thông tin thị giác duy nhất này - chuyển động của chiếc xe. Các yếu tố khác như biển báo, người đi bộ hay biển quảng cáo sẽ mờ dần vào nền, vì chúng làm bạn mất tập trung và làm chậm phản ứng. Chỉ thông qua việc ưu tiên mục tiêu này, chúng ta mới có thể phản ứng nhanh chóng và thực hiện hành động né tránh".
Để tìm hiểu rõ hơn về chức năng này, các nhà khoa học đã ghi lại hoạt động não của những con khỉ macaque khi chúng thực hiện một nhiệm vụ yêu cầu sự chú ý thị giác. Họ tập trung vào quá trình truyền tải thông tin thị giác từ vùng não xử lý các đặc điểm cơ bản (V2) đến vùng xử lý hình dạng phức tạp (V4).
Bằng cách truyền các xung hoạt động nhân tạo vào V2 và đo thời gian của chúng so với nhịp gamma ở V4, họ đã chứng minh rằng các tín hiệu chỉ được xử lý hiệu quả khi đến trong giai đoạn tiếp nhận của chu kỳ gamma.
Tiến sĩ Drebitz giải thích thêm: "Các tế bào thần kinh không hoạt động liên tục, mà theo chu kỳ nhanh. Chúng đặc biệt nhạy bén và dễ tiếp nhận trong vài mili giây, sau đó sẽ chuyển sang một giai đoạn hoạt động ít năng động hơn. Chu kỳ này diễn ra mỗi 10 đến 20 mili giây. Chỉ khi tín hiệu đến ngay trước đỉnh của giai đoạn năng động này, nó mới có thể làm thay đổi hành vi của các tế bào thần kinh".
Thay vì khuếch đại tất cả các tín hiệu một cách đồng đều, não bộ sử dụng nhịp điệu gamma như một cổng thời gian để ưu tiên và khuếch đại các tín hiệu đến đúng thời điểm.
Ý nghĩa lâm sàng và triển vọng tương lai
Khám phá này mang lại giá trị to lớn trong việc hiểu và điều trị các rối loạn như ADHD, tâm thần phân liệt và Alzheimer. Trong tất cả các trường hợp này, hoạt động sóng gamma đã được chứng minh là bị gián đoạn.
Cụ thể, ở những người mắc ADHD, sự đồng bộ hóa sóng gamma yếu có thể là nguyên nhân gây ra tình trạng thiếu tập trung, khiến việc loại bỏ những yếu tố gây xao nhãng trở nên khó khăn hơn.
Nghiên cứu này cũng củng cố cơ sở khoa học cho các phương pháp điều trị tiềm năng. Năm 2016, một nghiên cứu đột phá phát hiện ra rằng việc cho chuột mắc Alzheimer tiếp xúc với ánh sáng nhấp nháy 40 Hz (tần số sóng gamma) đã giúp giảm mảng bám amyloid và kích hoạt các tế bào miễn dịch để loại bỏ các protein độc hại.
Phát hiện này càng khẳng định vai trò quan trọng của việc điều hòa sóng gamma trong điều trị bệnh Alzheimer.
Những kết quả này mở ra cơ hội phát triển các phương pháp can thiệp mới nhằm cải thiện sự chú ý và trí nhớ. Chúng không chỉ tạo nền tảng cho các mô hình não bộ chính xác hơn, mà còn có thể góp phần định hình tương lai của các công nghệ giao diện não-máy tính, nâng cao khả năng xử lý và lưu trữ thông tin của con người.
Tóm lại, khám phá này chỉ ra rằng nhận thức của chúng ta hoạt động hiệu quả phụ thuộc rất nhiều vào thời gian. Nhịp điệu của não quyết định tốc độ và luồng thông tin, và chúng ta chỉ có thể truyền tải thông tin tốt nhất khi các tín hiệu đến đồng bộ với hoạt động đỉnh điểm của các tế bào thần kinh.
Hiểu rõ cơ chế này là một bước tiến quan trọng, giúp chúng ta không chỉ hiểu bộ não của mình tốt hơn mà còn tìm ra cách tối ưu hóa nó trong tương lai.
