Phát hiện chức năng mới của tế bào thần kinh

Gốc
Nghiên cứu mới cho thấy các tế bào thần kinh trong não có thể dẫn truyền hai tín hiệu cùng lúc, giống như hình thức ghép kênh trong công nghệ viễn thông. Kết quả làm sáng tỏ cách não xử lý các thông tin phức tạp từ thế giới xung quanh, và thông tin chi tiết về một số giới hạn của nhận thức.

Các tế bào thần kinh có thể truyền hai tín hiệu cùng một lúc - Ảnh minh họa

Trước đây, các kỹ sư ngành viễn thông đã nghĩ cách gửi cùng lúc nhiều cuộc gọi điện thoại chỉ cần thông qua một đường truyền duy nhất để truyền nhiều thông tin, gọi là ghép kênh phân chia theo thời gian. Ngày nay, các nhà nghiên cứu trường ĐH Duke, North Carolina, Hoa Kỳ, phát hiện các dây thần kinh trong não cũng có khả năng tương tự.

Trong thí nghiệm kiểm tra cách phản ứng của khỉ đối với âm thanh, các chuyên gia thần kinh và thống kê đã tìm thấy một tế bào thần kinh đơn lẻ có thể mã hóa thông tin từ hai âm thanh khác nhau bằng cách chuyển đổi giữa tín hiệu được liên kết với một âm thanh và tín hiệu được liên kết với một âm thanh khác. Giáo sư chuyên khoa tâm lý thần kinh, Jennifer Groh, trường ĐH Duke, chia sẻ:”Vấn đề là làm thế nào các tế bào thần kinh có thể duy trì thông tin của hai sự kích thích khác nhau trong cùng một lúc. Chúng tôi phát hiện có những khoảng thời gian khi một tế bào thần kinh phản ứng với một kích thích, và những khoảng thời gian khác mà tế bào thần kinh phản ứng với một kích thích khác. Những khoảng thời gian này dường như có thể luân phiên thay thế nhau giữa mỗi kích thích”.

Ảnh minh họa

Các nhà nghiên cứu để những con khỉ ngồi trong một căn phòng tối, và hướng dẫn chúng hướng tai về những âm thanh được nghe gồm một hoặc hai âm thanh, mỗi âm thanh có một tần số khác nhau và đến từ những địa điểm khác nhau. Khi được nghe hai âm thanh cùng một lúc, khỉ nhìn theo hướng của một âm thanh, sau đó theo hướng của âm thanh khác. Điều này cho thấy khỉ nhận biết được sự tồn tại của hai âm thanh theo bản năng. Để tìm hiểu mã hóa của não đối với cả hai âm thanh cùng một lúc, các nhà nghiên cứu sử dụng các điện cực trong lồi não dưới để đo những đột biến nhỏ trong điện trường cục bộ gây ra bởi tế bào thần kinh được kích hoạt, theo dõi phản ứng của các tế bào thần kinh đơn lẻ đối với cả âm thanh riêng biệt và được liên kết, để phát hiện biến động trong một khoảng thời gian và ước tính mức độ trung bình của thử nghiệm, kèm theo phương pháp thống kê tiên tiến để trích xuất các mẫu chi tiết hơn từ dữ liệu.

Kết quả cho thấy một tế bào thần kinh đơn lẻ có thể phản ứng với một âm thanh với tốc độ kích hoạt, và một âm thanh thứ hai với tốc độ kích hoạt khác nhau. Khi cả hai âm thanh được phát ra cùng lúc, sẽ xuất hiện dao động giữa hai tốc độ kích hoạt. Đôi khi, những dao động xảy ra nhanh đủ để các tế bào thần kinh chuyển đổi trong vòng nửa giây của âm thanh phát ra, và trong các trường hợp khác, sự chuyển đổi thường chậm hơn.

Qua phân tích tốc độ kích hoạt của các tế bào thần kinh đơn lẻ trong vùng thị giác của vỏ não tương ứng với phản ứng những hình ảnh của một hoặc hai khuôn mặt, giáo sư Winrich Freiwald, trường ĐH The Rockerfeller, Hoa Kỳ, phát hiện có cùng một mô hình chuyển đổi khi trên hai khuôn mặt. Những phát hiện này cung cấp nhiều manh mối trong các trường hợp khác, nơi não phải hoạt động nhiều hơn tại một thời điểm với một tập hợp các tế bào thần kinh hạn chế. Ví dụ, bộ nhớ hoạt động của chúng ta, là số lượng những thứ có thể ghi nhớ trong tâm trí vào cùng một thời điểm, bị hạn chế trong khoảng từ 5 đến 7 thứ. Trong khi những thử nghiệm này không trực tiếp kiểm tra hoạt động của trí nhớ. Giả thuyết cho rằng hạn chế do một số hành vi theo chu kỳ, nơi não đang mã hóa tại một thời điểm, và qua một thời điểm, những thứ bạn có thể miêu tả phụ thuộc vào thời gian bạn cần bao lâu để miêu tả mỗi thứ và có thể chuyển đổi nhanh như thế nào.

Tú Uyên