Trong một thế giới tràn ngập âm thanh, hình ảnh và thông tin, khả năng tập trung vào một thứ duy nhất và loại bỏ mọi tiếng ồn xung quanh là một kỹ năng sống còn. Từ việc lắng nghe một giọng nói trong căn phòng đông người đến việc băng qua đường an toàn, bộ não của chúng ta liên tục thực hiện quá trình lọc thông tin một cách phi thường.
Một nghiên cứu đột phá mới đây đã vén màn bí mật này, hé lộ rằng chìa khóa không chỉ nằm ở mức độ hoạt động của các tế bào não, mà còn ở thời điểm chính xác chúng hoạt động.
Nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học Bremen thực hiện, được công bố trên tạp chí Nature Communications , đã khám phá ra cách một con đường độc đáo trong não bộ, nơi các tín hiệu cảm giác di chuyển dưới dạng xung trên sóng nhịp gamma, chịu trách nhiệm cho khả năng tập trung có chọn lọc của chúng ta.
Tiến sĩ Eric Drebitz, một trong những nhà nghiên cứu, giải thích rằng những tiếng động khác không hẳn là nhỏ hơn, nhưng được cảm nhận yếu hơn do thời điểm chúng đến không đúng lúc.
Cổng thời gian của bộ não
Các nhà khoa học thần kinh từ lâu đã trăn trở về cách não bộ cắt đứt sự ồn ào của một thế giới bận rộn để tập trung vào những điều thực sự quan trọng. Nghiên cứu mới này đã chứng minh rằng bí mật nằm ở nhịp điệu gamma, một loại sóng não dao động khoảng 30 đến 90 lần mỗi giây, đóng vai trò quan trọng trong kết nối các phần khác nhau của não bộ liên quan đến nhận thức, sự chú ý và trí nhớ.
Drebitz đưa ra một ví dụ minh họa: "Khi bạn băng qua đường và một chiếc xe bất ngờ xuất hiện từ bên hông, não bộ ngay lập tức tập trung xử lý thông tin thị giác duy nhất này - chuyển động của chiếc xe. Các ấn tượng khác, chẳng hạn như biển báo, người qua đường, hoặc biển quảng cáo, sẽ mờ dần vào nền khi chúng làm chúng ta mất tập trung và làm chậm phản ứng. Chỉ thông qua sự ưu tiên có mục tiêu này, chúng ta mới có thể phản ứng nhanh chóng và thực hiện hành động né tránh".
Để phân lập chức năng này, các nhà nghiên cứu đã ghi lại hoạt động não ở khỉ macaque khi chúng thực hiện một nhiệm vụ chú ý thị giác. Họ tập trung vào cách thông tin thị giác truyền từ vùng não xử lý các đặc điểm cơ bản (V2) sang vùng xử lý các hình dạng phức tạp (V4).
Bằng cách truyền các xung hoạt động nhân tạo vào V2 và tính toán thời gian của chúng so với nhịp gamma ở V4, họ đã chứng minh được rằng các tín hiệu chỉ được xử lý hiệu quả khi chúng 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 năng động và dễ tiếp nhận trong vài mili giây, sau đó là một khoảng thời gian hoạt động và khả năng kích thích thấp hơn. Chu kỳ này lặp lại khoảng 10 đến 20 mili giây. Chỉ khi một tín hiệu đến ngay trước đỉnh điểm của giai đoạn năng động này, nó mới làm thay đổi hành vi của các tế bào thần kinh".
Về cơ bản, thay vì tăng cường tất cả các tín hiệu một cách đồng đều, não sử dụng nhịp điệu gamma như một cổng thời gian để ưu tiên và khuếch đại các tín hiệu đến đúng lúc.
Ý nghĩa lâm sàng và triển vọng tương lai
Khám phá này có ý nghĩa to lớn đối với việc hiểu và điều trị các rối loạn như ADHD, tâm thần phân liệt và bệnh Alzheimer. Trong tất cả các tình trạng này, hoạt động gamma đã được chứng minh là bị gián đoạn.
Cụ thể, ở não bộ của những người mắc chứng ADHD, sự đồng bộ hóa gamma kém có thể là nguyên nhân gây ra tình trạng thiếu tập trung, khiến việc loại bỏ các yếu tố gây xao nhãng trở nên khó khăn hơn.
Nghiên cứu cũng củng cố cơ sở khoa học cho các phương pháp điều trị tiềm năng. Năm 2016, một nghiên cứu đột phá đã phát hiện ra rằng việc cho chuột mắc bệnh Alzheimer tiếp xúc với ánh sáng nhấp nháy 40 Hz (bước sóng gamma) đã làm giảm mảng bám amyloid và kích hoạt các tế bào miễn dịch giúp loại bỏ các protein độc hại.
Phát hiện mới này càng khẳng định vai trò của việc điều hòa sóng gamma trong điều trị bệnh Alzheimer.
Những kết quả này mở ra cánh cửa cho việc phát triển các biện pháp can thiệp mới nhằm cải thiện sự chú ý và trí nhớ. Chúng không chỉ cung cấp cơ sở để tạo ra các mô hình não bộ chính xác hơn, mà còn có thể định hình tương lai của các công nghệ giao diện não-máy tính, giúp tăng cường khả năng xử lý và lưu trữ thông tin của con người.
Tóm lại, khám phá này cho thấy nhận thức của chúng ta hoạt động tốt phụ thuộc rất nhiều vào thời gian. Nhịp điệu của não bộ quyết định nhịp điệu 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 được cơ chế này là một bước tiến quan trọng, giúp chúng ta không chỉ hiểu rõ hơn về bộ não của mình mà còn có thể tìm ra cách để tối ưu hóa nó trong tương lai.
Lấy link