Phát hiện mới về truyền thông tin trong bộ não chúng ta

A.T09/07/2024 12:00
Phát hiện mới về truyền thông tin trong bộ não chúng ta

Các nhà khoa học đã xác định được một dạng truyền thông tin rất độc đáo trong tế bào não người.

nao.jpg
Não người là một siêu máy tính xử lý thông tin

Điều đó chứng tỏ chúng ta vẫn còn rất nhiều điều phải tìm hiểu về hoạt động bí ẩn bên trong bộ não, đồng thời cho thấy bộ não của chúng ta có thể là cơ quan tính toán mạnh mẽ hơn chúng ta tưởng.

Trở lại năm 2020, các nhà khoa học từ một số viện nghiên cứu ở Đức và Hy Lạp đã báo cáo một cơ chế trong các tế bào bên ngoài vỏ não tự tạo ra một tín hiệu 'được phân loại' mới, một cơ chế có thể cung cấp cho từng tế bào thần kinh một cách khác để thực hiện các chức năng logic của chúng.

Họ tiến hành đo hoạt động điện trong các phần mô được loại bỏ trong quá trình phẫu thuật trên bệnh nhân động kinh và phân tích cấu trúc của chúng bằng kính hiển vi huỳnh quang. Từ đó, các nhà thần kinh học đã phát hiện ra rằng các tế bào riêng lẻ trong vỏ não không chỉ sử dụng các ion natri thông thường để 'bắn' tín hiệu mà còn còn dùng cả ion canxi.

Sự kết hợp của các ion tích điện dương này đã tạo ra các sóng điện áp chưa từng thấy trước đây, được gọi là “điện thế hoạt động đuôi gai” qua trung gian canxi, hay dCaAP.

Bộ não – đặc biệt là của con người – thường được so sánh với máy tính. Sự so sánh này không hoàn toàn chính xác, nhưng ở một số cấp độ, chúng thực hiện các nhiệm vụ theo những cách tương tự.

Cả hai đều sử dụng năng lượng của điện áp để thực hiện các hoạt động khác nhau. Trong máy tính, nó ở dạng một dòng điện 1 chiều đi qua các giao điểm gọi là bóng bán dẫn.

Trong tế bào thần kinh, tín hiệu ở dạng sóng mở/đóng các kênh trao đổi các hạt tích điện như natri, clorua và kali. Xung của dòng các ion này được gọi là điện thế hoạt động. Thay vì các bóng bán dẫn, tế bào thần kinh quản lý các tín hiệu này về mặt hóa học ở cuối các nhánh gọi là đuôi gai.

Vào tháng 1.2020, nhà khoa học thần kinh Matthew Larkum của Đại học Humboldt phát biểu tại Hiệp hội Vì sự tiến bộ của khoa học Mỹ rằng: “Các sợi nhánh (Dendrite) là chìa khóa để hiểu về bộ não vì chúng là cốt lõi quyết định sức mạnh tính toán của các nơ-ron đơn lẻ”.

Sợi nhánh có chức năng như đèn giao thông của hệ thống thần kinh của chúng ta. Nếu điện thế hoạt động đủ lớn, nó có thể được truyền đến các dây thần kinh khác, sợi nhánh này có thể chặn hoặc truyền thông tin.

Theo quan niệm truyền thống, nền tảng logic của bộ não chúng ta – những gợn sóng điện áp có thể được truyền đạt dưới hai dạng: tín hiệu AND (nếu x và y được kích hoạt, thông tin sẽ được truyền đi); hoặc một tín hiệu OR (nếu x hoặc y được kích hoạt, thông tin sẽ được truyền đi).

Có thể cho rằng, không nơi nào mà điều này phức tạp hơn phần bên ngoài bộ não nhiều nếp nhăn của chúng ta hay còn gọi là vỏ não. Lớp thứ hai và thứ ba sâu hơn đặc biệt dày, chứa đầy các sợi nhánh thực hiện chức năng ý thức bậc cao cho phép chúng ta có cảm giác, suy nghĩ và điều khiển vận động.

Chính mô từ các lớp này đã được các nhà nghiên cứu xem xét kỹ lưỡng. Họ nối các tế bào vào một thiết bị gọi là kẹp vá somatodendritic để gửi điện thế hoạt động lên xuống từng tế bào thần kinh, ghi lại tín hiệu của chúng.

Larkum cho biết: “Có một khoảnh khắc chúng tôi phải thầm reo ‘eureka’ khi lần đầu tiên nhìn thấy tiềm năng hoạt động của đuôi gai".

Để đảm bảo các phát hiện này không chỉ xảy ra với não của những người mắc bệnh động kinh, các nhà khoa học đã kiểm tra kỹ kết quả trong một số mẫu lấy từ các khối u não.

Trước đó, nhóm nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm tương tự trên chuột. Họ nhận thấy các loại tín hiệu quan sát được qua tế bào người và cuột rất khác nhau.

Quan trọng hơn, khi họ dùng chất chặn kênh natri gọi là tetrodotoxin vào tế bào, họ vẫn tìm thấy tín hiệu. Phải đến khi dùng cách ngăn chặn kênh canxi, tất cả tín hiệu mới thôi xuất hiện.

Việc tìm ra một điện thế hoạt động qua trung gian canxi rất có ý nghĩa. Nhưng việc mô hình hóa cách thức hoạt động của loại tín hiệu mới nhạy cảm này ở vỏ não đã tiết lộ một điều bất ngờ.

Ngoài các hàm logic AND và OR, các nơ-ron riêng lẻ này thông qua cá dCaAP có thể hoạt động như các giao điểm XOR (nếu chỉ x hoặc chỉ y được kích hoạt, thông tin sẽ được truyền đi). Các nhà nghiên cứu viết: “Theo truyền thống, hoạt động XOR cần có giải pháp mạng phức tạp hơn”.

Cần phải làm nhiều việc hơn nữa để xem các dCaAP hoạt động như thế nào trên toàn bộ tế bào thần kinh và trong một cơ thể sống. Chưa kể liệu đó có phải là cơ chế tồn tại riêng trong con người hay không, hay các cơ chế tương tự đã phát triển trong thế giới động vật.

Công nghệ thông tin cũng đang tìm kiếm nguồn cảm hứng từ hệ thống thần kinh của chúng ta về cách phát triển phần cứng tốt hơn; việc khám phá các cơ chế mới trong tế bào của chúng ta có thể mở đường tạo ra những cải tiến cách mạng trên công nghệ bóng bán dẫn.

Nhưng làm thế nào mà các hàm logic mới này sau khi đưa vào một tế bào thần kinh, được chuyển thành các chức năng cao hơn vẫn là một câu hỏi cần các nhà nghiên cứu trong tương lai tìm đáp án.

 


Gửi bình luận
(0) Bình luận
1

Có phải vì biểu ca, Vương Ngữ Yên rời bỏ Đoàn Dự, câu trả lời đến từ Vân Trung Hạc

Vì sao Đoàn Dự thất bại trong cuộc chinh phục trái tim Vương Ngữ Yên?
3

Tại sao Tiểu Long Nữ và Vương Ngữ Yên có dung mạo giống nhau?

Tiểu Long Nữ và Vương Ngữ Yên sở hữu dung mạo giống nhau đến kinh ngạc.
4

Dương Quá chết dưới tay cao thủ, người đã tạo ra tuyệt kỹ từ Ngọc Nữ Tâm Kinh?

Có một cao thủ ẩn danh với võ công thâm hậu được cho là có liên quan đến cái chết bí ẩn của Dương Quá, sự thật là gì?
5

Tại sao sân bay bổ nhiệm hai chú chó làm giám đốc?

Theo lý giải của giới chức thành phố Odate (Nhật Bản), 2 chú chó giống Akita được bổ nhiệm làm giám đốc sân bay để kỷ niệm hành trình 10 năm loài chó này đóng vai trò chào đón du khách.

Kim Dung: Cùng 1 công phu như Kiều Phong, Hồng Thất Công không thể đánh bại Vương Trùng Dương

Vì sao Kiều Phong có thể đẩy lùi Vô Danh thần tăng còn Hồng Thất Công thì không thể đánh bại Vương Trùng Dương?

Tiểu thuyết Kim Dung: Vì sao Tây Độc Âu Dương Phong cứ thấy Chu Bá Thông là e dè?

Phải chăng Chu Bá Thông có "vũ khí bí mật" nào khiến Âu Dương Phong sợ hãi?

Kiến có thể làm "phẫu thuật" để cứu đồng loại

Kiến là loài sinh vật thứ hai trên thế giới được biết đến có thể làm điều này, chỉ sau con người.

Công nghệ thông tin thời kỳ hiện đại đã bắt đầu như thế nào?

Những kết quả nghiên cứu của Rudolf Hertz về sóng điện từ (1887) và việc phát minh ra “diode” nổi tiếng của Ambrose Fleming (1904) cho phép con người sử dụng điện tử vào truyền thông mà không cần dây dẫn.

Lý do trung tâm thương mại thường không có cửa sổ

Đài CNN cho biết thiết kế không cửa sổ không chỉ giúp đơn vị vận hành tiết kiệm chi phí, tăng không gian cho tòa nhà mà còn thúc đẩy người tiêu dùng mua sắm nhiều hơn.

Các kỹ thuật truyền tin trong lịch sử

Lịch sử phát triển của thông tin gắn liền với lịch sử phát triển của kỹ thuật truyền tin.

Thần đồng võ học trong kiếm hiệp Kim Dung

Trong truyện kiếm hiệp của Kim Dung có một nhân vật xứng đáng là thần đồng võ học. Cao thủ này có thể thành thạo bất cứ môn võ thuật khó nào chỉ trong một thời gian ngắn. Đó là ai?

Không phải Nữ Oa hay Tây Vương Mẫu, đây là nữ thần có thể giết Tôn Ngộ Không

Điện ảnh - Nguyệt Phạm - 31/05/2025 13:00
Bà là một vị thần quan trọng trong các tín ngưỡng dân gian.

Dịch vụ giúp "biến mất" khỏi Internet

Kỹ năng - Thái Nguyễn - 31/05/2025 12:00
Từ nhu cầu xóa dấu vết online đến dịch vụ “ẩn thân kỹ thuật số” bùng nổ, câu chuyện biến mất khỏi Internet đang dần trở thành trào lưu thời hiện đại.

Kiếm hiệp Kim Dung: Điều gì giúp Quách Tĩnh thắng được 4 cao thủ Ngư - Tiều - Canh - Độc?

Thư giãn - Quốc Tiệp - 31/05/2025 11:00
Chính sự kết hợp giữa sự chân thành của Quách Tĩnh và trí thông minh của Hoàng Dung đã giúp họ đến gặp được Nhất Đăng đại sư.

Gen Alpha - Thế hệ học trên TikTok, ôn thi qua hashtag

Phong cách sống - Trang Vũ - 31/05/2025 10:00
Thế hệ này đã biến việc học thành xu hướng, biến bài giảng thành nội dung viral.

Không còn bệnh tim - Bí mật cho trái tim khỏe mạnh từ một phân tử nhỏ bé kỳ diệu 

Từ sách - Phim - Minh Hằng - 31/05/2025 09:00
Hãy đọc "Không còn bệnh tim" (No More Heart Disease) để khám phá những bí mật của trái tim và bắt đầu hành trình chăm sóc sức khỏe chủ động ngay hôm nay. Vì một trái tim khỏe mạnh, chính là nền tảng của một cuộc sống hạnh phúc và ý nghĩa.

55 nguyên tắc ứng xử thiết yếu để thành công - Đừng đợi đến khi con lớn mới dạy con cách ứng xử

Từ sách - Phim - Quìn - 31/05/2025 08:00
Là cha mẹ, ai cũng mong con mình trở thành người tử tế, tự lập và mạnh mẽ. Nhưng đó không phải là điều trẻ học được trong một sớm một chiều, mà là kết quả của sự rèn luyện từng ngày, bắt đầu từ những điều nhỏ nhất trong ứng xử hằng ngày.

Xem ‘Sex Education’, tôi ân hận vì nói với con: ‘Chuyện này không dành cho con nít’

Điện ảnh - Ứng Hà Chi - 30/05/2025 13:00
Tôi từng né tránh chuyện tình yêu, giới tính để bảo vệ con.

Vợ u não sống thực vật, chồng hát, nhảy mỗi ngày để đánh thức và phép màu xảy ra

Truyền cảm hứng - Nhật Thùy - 30/05/2025 12:00
Bác sỹ khuyên từ bỏ khi người vợ u não chuyển sang sống thực vật, tiền đã cạn, nhưng phép màu đã xảy ra sau nhiều tháng Deng nhảy và hát để cố gắng đánh thức cô.

Lotus Chat - ứng dụng vừa vượt Zalo, Messenger về lượt tải: Người dùng đánh giá gì?

Kỹ năng - Phan Trang - 30/05/2025 11:00
Lotus Chat - ứng dụng nhắn tin của người Việt đang nhận được nhiều đánh giá tích cực của người sử dụng.

Chuyện tình của Tổng thống Pháp cùng Phu nhân: Từ mối tình tuổi 15 với cô giáo đến hành trình khiến nước Pháp ngưỡng mộ

Phong cách sống - Phạm Trang - 30/05/2025 10:00
Từ những định kiến, ngờ vực, họ cùng nhau viết nên một câu chuyện tình hiếm có vượt thời gian.

Đường vào thiền - Osho: Đừng tự làm khổ mình vì những lỗi lầm đã qua

Từ sách - Phim - Quìn - 30/05/2025 09:00
Có những đêm nằm trằn trọc vì một lỗi lầm đã qua, một lời nói khiến ai đó tổn thương, hay một lựa chọn sai lầm đổi cả cuộc đời. Quá khứ vẫn còn đó không thể xoá đi, nhưng bạn hoàn toàn có thể bước ra khỏi nó.

Khám phá vật liệu quanh ta – Gieo mầm tri thức từ những điều gần gũi

Từ sách - Phim - Quìn - 30/05/2025 08:00
Làm mẹ, ai cũng muốn con lớn lên vừa tò mò, vừa hiểu biết. Nhưng bạn có từng ngạc nhiên khi con hỏi: "Sao cái bàn gỗ cứng thế?", "Nhựa đến từ đâu?", hay "Tại sao cao su lại co giãn được?"

Tại sao con thứ thường thông minh hơn con cả? Sự thật khiến nhiều phụ huynh chạnh lòng...

Suy ngẫm - Hiểu Đan - 29/05/2025 13:00
Chính môi trường và trải nghiệm sống khác nhau đã tạo nên những "kiểu thông minh" khác nhau ở mỗi người.

Lotus Chat vượt Zalo, Messenger, lọt top 3 app chat được tải nhiều nhất tại Việt Nam

Kỹ năng - Huỳnh Duy - 29/05/2025 11:00
Giữa một rừng ứng dụng nhắn tin trong và ngoài nước, Lotus Chat bất ngờ vươn lên trở thành từ khóa đột phá trên Google thời gian gần đây.
HẠT GIỐNG TÂM HỒN
2019 Bản quyền thuộc về hatgiongtamhon.com.vn. Phát triển bởi ONECMS
Thứ 7, 31/05/2025