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

Tại sao đồng hồ có 12 số giờ, mà không phải 6, hay đủ cả 24 tiếng?

Trên thực tế, loài người đã sử dụng các hệ đồng hồ có 6 số, 8 số, 10 số, 18 số và 24 số. Nhưng bằng cách nào đó, hệ thống 12 giờ vẫn trở nên phổ biến nhất.
3

Anh van em đấy, em đừng yêu AI

Con người đang đắm đuối với AI - những người tình hoàn hảo, luôn luôn lắng nghe, luôn luôn thấu hiểu, khả năng dỗ dành ngọt ngào thì miễn bàn.
4

Xếp hạng 8 đại cao thủ Kim Dung - Cổ Long: Vô Danh Thần Tăng suýt bị loại

Bài viết so sánh và xếp hạng 8 cao thủ võ lâm hàng đầu từ các tác phẩm của hai đại văn hào Kim Dung và Cổ Long. Liệu ai sẽ là người đứng đầu trong bảng xếp hạng này?
5

Há miệng "nuốt tàu": Trào lưu mới ở Trung Quốc sau cơn sốt dốc Đại Lý

Chán "săn" dốc Đại Lý, giới trẻ Trung Quốc lại rủ nhau tham gia trào lưu mới: Chụp ảnh tạo ảo giác "nuốt tàu điện" tại nhà ga Liziba (thành phố Trùng Khánh).

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?

Tài năng nước ngoài

Blog GS John VU - GS John Vu - 25/03/2025 13:00
Tạp chí Business Week đăng một bài báo thú vị: “Vẫn còn được cần tới: Tài năng nước ngoài và Thị thực.”

Cách dạy Văn độc lạ của cô giáo Đồng Nai nổi đình đám mạng xã hội

Truyền cảm hứng - Kim Anh - 25/03/2025 12:00
Nếu chỉ giảng dạy Ngữ văn theo phương pháp thông thường, cô Hương cho rằng giáo viên rất dễ trở thành "người gây mê" trong mắt học trò.

Vì sao giọng nói của bạn trên ghi âm nghe khác hoàn toàn so với giọng bạn tự nghe?

Kỹ năng - Anh Việt - 25/03/2025 11:00
Điều thú vị là, trong khi bạn cảm thấy giọng mình trên ghi âm nghe không ổn, những người khác thường không nhận ra sự khác biệt đó.

“Chúng ta đang nuôi dưỡng sản phẩm lỗi trong thời đại AI” – Chỉ trích của Nhậm Chính Phi tạo cơn địa chấn giáo dục

Suy ngẫm - Trang Đào - 25/03/2025 10:00
Những lời của Nhậm Chính Phi khiến các bậc phụ huynh trên khắp đất nước bắt đầu nghi ngờ rằng chúng ta đều đang nuôi dưỡng "những sản phẩm lỗi trong thế giới AI".

Chiến thắng con quỷ bên trong - Phụ nữ muốn sống một cuộc đời rực rỡ, nhất định phải hiểu 3 điều này

Từ sách - Phim - Thùy Linh - 25/03/2025 09:00
Khi nhận diện được những nỗi sợ đang chi phối mình, bạn đã đi được nửa chặng đường đến tự do.

Nobita từng 2 lần đạt kỷ lục thế giới, số lần phá hủy trái đất, bán nhà gây sốc nhất!

Từ sách - Phim - Trần Hà - 25/03/2025 08:00
Đọc Doraemon nhiều năm nhưng có thể bạn chưa biết điều này.

Nhân viên mới trong công ty

Blog GS John VU - GS John Vu - 24/03/2025 13:00
Điều gì xảy ra khi sinh viên mới tốt nghiệp gia nhập công ti phần mềm?

Bạn sẽ bị đánh giá là EQ thấp nếu trang cá nhân xuất hiện 3 thứ này

Kỹ năng - Đông - 24/03/2025 12:00
Những gì bạn đăng tải trên trang cá nhân có thể phản ánh khá nhiều điều đó.

Tác giả cuốn sách 'Harry Potter' phát biểu tại ĐH Harvard: Nỗi sợ lớn nhất không phải nghèo đói mà là Thất bại

Truyền cảm hứng - Ứng Hà Chi - 24/03/2025 11:00
Bài phát biểu của bà đã truyền cảm hứng cho không chỉ sinh viên Harvard mà cả nhiều bạn trẻ trên toàn thế giới.

Trong 3 năm tới, người không bị bỏ lại, thậm chí ‘đạp gió rẽ sóng’ là người biết duy trì độ đàn hồi

Suy ngẫm - Diệu Đan - 24/03/2025 10:00
Biển rộng cho cá nhảy, trời cao để chim bay. Đó là quy luật muôn đời. Khi bạn rèn luyện bản thân đến mức cao nhất, dù thời thế có thay đổi ra sao, bạn cũng có thể khiêu vũ với vận mệnh của mình.

Đường vào thiền - Osho Tôi đã cố gắng kiểm soát cảm xúc, nhưng vì sao càng kiểm soát càng mệt mỏi?

Từ sách - Phim - TĐ - 24/03/2025 09:00
Có thể bạn quyết định mình sẽ không tức giận; bạn có thể nghĩ rằng giận dữ là xấu, nhưng khi cơn giận ập tới, suy nghĩ của bạn bị gạt qua một bên và bạn trở nên tức giận.

Con đường chính trực - Nạn nhân, kẻ ác, người tốt: Bạn đang đóng vai gì trong câu chuyện của chính mình?

Từ sách - Phim - Quìn - 24/03/2025 08:00
Chúng ta thường xuyên nghe những câu chuyện về những người bị tổn thương, những kẻ gây ra tổn thương và những anh hùng lao vào để giải cứu. Nhưng bạn có bao giờ nhận ra rằng chúng ta cũng có thể vô thức đóng một trong ba vai này?

Đã tìm ra lý do vì sao Nobita thường xuyên bị điểm 0, hóa ra nhiều người giống Nobita lắm!

Từ sách - Phim - Đông - 23/03/2025 13:00
Nobita học kém tất cả là vì những lý do này.

Cách phát hiện và mở tin nhắn ẩn trên Zalo mà không cần dùng mật khẩu

Kỹ năng - Nhật Hạ - 23/03/2025 12:00
Ẩn tin nhắn trên Zalo giúp bảo mật cuộc trò chuyện, tuy nhiên điều này có thể gây khó khăn khi cần tìm lại, dưới đây là cách phát hiện và mở tin nhắn ẩn dễ dàng và nhanh chóng.

Bí mật mối tình sét đánh Mộng Cô và Hư Trúc

Thư giãn - Nguyệt Phạm - 23/03/2025 11:00
Hư Trúc và Mộng Cô, hai con người tưởng chừng như khác biệt, lại nên duyên chỉ sau ba lần gặp gỡ ngắn ngủi.
HẠT GIỐNG TÂM HỒN
2019 Bản quyền thuộc về hatgiongtamhon.com.vn. Phát triển bởi ONECMS
Thứ 3, 25/03/2025