Cầu nối giữa cơ thể và tâm trí

Một buổi sáng năm 2021, vào lúc 9 giờ, nhà sinh học Martin Picard ngồi nhìn dòng máu của mình chảy từ kim truyền trên cánh tay, đi qua một lỗ nhỏ trên tường sang phòng bên cạnh. Tờ Quanta Magazine mô tả, trong căn phòng mà ông ngồi, khoảng cách từ giường đến bồn rửa inox và bồn cầu còn chưa rộng bằng bề ngang vai người. Suốt 24 giờ liên tục, kể cả khi đang ngủ, cứ mỗi giờ một lần, y tá lại lấy máu từ cánh tay ông chuyển cho nhóm nghiên cứu ở phòng kế bên. Mỗi lần lấy máu, nếu còn thức, ông cũng sẽ cung cấp thêm một mẫu nước bọt và điền bảng khảo sát về tâm trạng của mình.

Căn phòng chật hẹp của ông lúc ấy trông giống một buồng giam hoặc một phòng khách sạn cực kỳ chật chội. Nhưng thực chất, đó là một trong số 50 phòng thí nghiệm chuyển hóa trên thế giới. Kích thước nhỏ bất thường của căn phòng này khiến Picard hầu như không có cơ hội cử động nhiều, nhờ đó bảo đảm cơ thể ông không phải tiêu hao nhiều năng lượng hơn mức tối thiểu để duy trì các chức năng sống.

Ông không được ngủ trưa, chỉ ăn những khẩu phần đã được tính toán chính xác theo nhu cầu năng lượng của cơ thể, và phải đi ngủ đúng 11 giờ đêm. Trước khi đèn tắt, Martin Picard sẽ đeo một thiết bị theo dõi các chỉ số sinh tồn và hoạt động não trong lúc ngủ.

Picard là tình nguyện viên đầu tiên tham gia thí nghiệm do Phòng thí nghiệm Tâm sinh học Ty thể - Trung tâm Y khoa Đại học Columbia Irving (New York) thực hiện. Và ông cũng là chính là người điều hành phòng thí nghiệm này.

Bằng cách đo lường lượng năng lượng tối thiểu cần thiết để duy trì trạng thái tồn tại cơ bản của con người, phòng thí nghiệm của Picard khám phá một yếu tố từ lâu đã bị xem nhẹ trong nghiên cứu về sức khỏe và bệnh tật, từ cấp độ phân tử cho đến tâm trí, đó là ty thể.

Hầu hết học sinh trung học đều được học rằng ty thể là "nhà máy năng lượng" của tế bào. Các bào quan này tạo ra adenosine triphosphate (ATP) - đơn vị năng lượng của sự sống - thông qua chuỗi phản ứng hóa học phân giải glucose và chất béo từ thức ăn.

Nhưng ty thể không chỉ đơn thuần là những nhà máy sản xuất năng lượng. Các nghiên cứu trong khoảng một thập kỷ qua cho thấy ty thể còn tham gia xử lý nhiều loại phân tử khác nhau, bao gồm chất dẫn truyền thần kinh, hormone và các chất chuyển hóa. Điều đó đồng nghĩa với việc chúng cũng tác động trực tiếp đến những gì con người cảm nhận như tâm trạng, sự căng thẳng, cảm giác hưng phấn tình dục hay nhu cầu ngủ nghỉ.

Những phát hiện mới này đã khiến ty thể trở thành "điểm hội tụ của rất nhiều quá trình vốn được chứng minh là nền tảng của ý thức", theo Picard. Nói một cách khái quát hơn, ông cho rằng mỗi trạng thái khỏe mạnh hay bệnh tật đều tương ứng với một trạng thái năng lượng riêng, và ty thể chính là những "máy biến áp" tí hon tạo ra các trạng thái đó.

Theo cách nhìn này, dòng electron di chuyển từ thức ăn đến oxy trong quá trình chuyển hóa - một quá trình do ty thể xử lý - chính là cấp độ cơ bản nhất của trải nghiệm về sự sống. Bộ gene có thể chứa thông tin mã hóa các protein cần thiết cho sự sống, nhưng nếu dòng năng lượng cần để điều hòa và tạo ra các protein đó bị gián đoạn hoặc biến mất, "sẽ chẳng có ý thức, cũng chẳng có cảm xúc, và cũng chẳng còn sự sống".

Những quan điểm của Picard về mối liên hệ giữa sinh học ty thể, năng lượng, sức khỏe và thậm chí cả ý thức đang ngày càng thu hút sự chú ý trong giới khoa học, tuy nhiên, lĩnh vực này vẫn còn quá mới mẻ nên vẫn chưa có một ngành nghiên cứu chính thức nào. Picard hi vọng sẽ thay đổi được điều đó, và ngày càng có nhiều nhà khoa học đồng tình với hướng tiếp cận của ông.

Ty thể không chỉ chuyển hóa năng lượng

Giống như mọi loài động vật khác trên Trái đất, Martin Picard thừa hưởng ty thể từ mẹ. Mẹ ông là một y tá điều hành dịch vụ chăm sóc sức khỏe tại nhà ở một thị trấn nói tiếng Pháp gần Montreal (Canada). Từ những lần theo mẹ đi thăm bệnh, Picard bắt đầu nhận thấy một điều khiến ông vô cùng băn khoăn: có những người cứ hết bệnh này lại đến bệnh khác, không bao giờ hồi phục hoàn toàn, trong khi có những người lại phục hồi một cách kỳ diệu sau chấn thương hoặc bệnh nặng.

Sự tò mò ấy đã đưa Picard đến Đại học McGill, nơi ông theo học ngành sinh lý học và miễn dịch thần kinh. Càng học, trong đầu ông càng hình thành một câu hỏi lớn: Làm thế nào mà các quá trình ở cấp độ phân tử, tế bào và toàn cơ thể lại có thể chuyển hóa thành cảm xúc, hành vi và khả năng phát triển khỏe mạnh của một con người?

Chương trình học chính quy không mang lại câu trả lời mà ông tìm kiếm, nên Picard âm thầm theo học thêm về sức khỏe toàn diện. Dù không hoàn toàn đồng tình với mọi nội dung được giảng dạy, ông học được giá trị của phương pháp tiếp cận toàn diện đối với sức khỏe và nhận ra rằng, mỗi người trải qua bệnh tật theo một cách rất riêng. Quan trọng hơn cả, "tôi đã học được cách kết nối với một con người khác", ông nói.

Trong khi đó, ở lĩnh vực nghiên cứu chính, Picard ngày càng bị cuốn hút bởi ty thể. Ông nhận ra rằng việc chuyển hóa năng lượng - dù đóng vai trò sống còn đối với hầu như mọi hoạt động của cơ thể - mới chỉ là một phần nhỏ trong chức năng của bào quan này. Ty thể còn tạo ra hàng loạt tín hiệu hóa học ảnh hưởng đến cảm xúc, hành vi và hoạt động của con người, chúng cũng cung cấp nguyên liệu để tổng hợp các chất dẫn truyền thần kinh như glutamate và acetylcholine - các chất vốn điều khiển hoạt động của não bộ, hệ thần kinh và cơ bắp.

Danh sách những quá trình sinh học chịu ảnh hưởng của ty thể ngày càng dài ra, từ hoạt động miễn dịch, sinh sản, chuyển hóa, sự phát triển và ức chế ung thư đến sức khỏe đường ruột, quá trình lão hóa và tuổi thọ. Điều này cho thấy sự rối loạn chức năng của ty thể có thể liên quan đến rất nhiều loại bệnh khác nhau và tạo ra một sự thay đổi lớn trong cách giới khoa học nhìn nhận bào quan này.

Một phát hiện đặc biệt đáng chú ý khác là ty thể còn tạo ra những phân tử nhỏ mà tế bào sử dụng để bật hoặc tắt các gene trong quá trình phát triển, biệt hóa và thích nghi với môi trường, khiến ty thể trở thành "cánh cổng kết nối giữa bộ gene vốn mang tính tĩnh và môi trường luôn biến đổi".

Đến cuối chương trình tiến sĩ, ông bắt đầu tin rằng ty thể có thể chứa đựng lời giải cho những câu hỏi sâu xa mà mình theo đuổi. Niềm tin ấy đã khiến ông nhận vị trí nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Douglas Wallace (Đại học Pennsylvania) - nhà khoa học được xem là một trong những người đặt nền móng cho lĩnh vực di truyền học ty thể.

Kể từ đó, Picard đã dẫn dắt nhiều nghiên cứu và phát triển các công cụ nhằm khám phá mối liên hệ giữa ty thể, năng lượng, tâm trạng và sức khỏe. Mục tiêu cuối cùng của ông là kiểm chứng giả thuyết rằng ty thể chính là "chiều không gian còn thiếu" của y học - yếu tố có thể giải thích vì sao có người luôn chật vật với bệnh tật, còn người khác lại phục hồi và phát triển mạnh mẽ, giống như điều ông từng chứng kiến khi theo mẹ đi thăm bệnh nhân từ thuở nhỏ.

Hiện nay, Martin Picard thích xem ty thể là "những nhạc trưởng điều phối hoạt động của tế bào" hơn việc chỉ gọi chúng là "nhà máy năng lượng". Ông ví cơ thể con người như một mạch điện, trong đó ty thể đóng vai trò giống như điện trở, không chỉ cản dòng điện mà còn điều chỉnh dòng điện thành dạng có thể sử dụng được, thay vì để nó chạy tự do và mất kiểm soát. Với cách tiếp cận này, Picard cũng đang thách thức quan điểm lâu đời trong y học và sinh học rằng gene và protein là những yếu tố quyết định chủ yếu đối với sức khỏe và bệnh tật.

Một giao diện động kết nối cơ thể với môi trường bên ngoài

Một buổi sáng tháng 12/2025, Picard bước lên bục phát biểu trong chiếc áo len thêu hình vẽ một ty thể theo phong cách vui nhộn. Trước mặt ông là khoảng 100 người gồm các nhà khoa học, nghiên cứu sinh, doanh nhân, nhà đầu tư, bệnh nhân và một phóng viên, ngồi quanh các bàn trong hội trường.

Đứng trước hàng trăm người để thuyết trình, Picard nói đùa rằng "'cái tôi' của tôi đang cảm thấy bị đe dọa". Phản ứng của hệ thần kinh trước cảm giác bị đe dọa đó - như tim đập nhanh, nách đổ mồ hôi, lông tóc dựng đứng - chính là một minh họa sinh động cho điều ông muốn nói. "Mọi thứ đều tiêu tốn năng lượng", kể cả những trải nghiệm tâm lý mang tính chủ quan.

Picard chọn căng thẳng (stress) là chủ đề bài phát biểu, bởi từ khi còn là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ, ông đã đặc biệt quan tâm đến hao tổn năng lượng của stress. Trong một thí nghiệm đầu tiên được công bố năm 2015, ông cố tình gây căng thẳng cho chuột bằng cách nhốt chúng trong một chiếc ống hẹp khiến chúng không thể cử động. Kết quả cho thấy các con chuột phản ứng sinh học rất khác nhau trước cùng một tình huống khó chịu, tùy thuộc vào dạng khiếm khuyết của ty thể, và sự khác biệt này cũng tạo ra những tín hiệu phân tử khác nhau.

"Nếu thay đổi hoạt động của ty thể, chúng ta cũng sẽ thay đổi cách cơ thể cảm nhận hoặc phản ứng với căng thẳng tâm lý," Picard nói. Trong một nghiên cứu khác được thực hiện vào cùng thời gian, Picard phát hiện rằng việc làm xáo trộn hoạt động của ty thể có thể làm thay đổi biểu hiện gene và sự phát triển của tế bào chủ, ngay cả khi khả năng chuyển hóa năng lượng của ty thể vẫn không thay đổi. Kết quả này đã củng cố quan điểm rằng ty thể có thể đóng vai trò như một giao diện động kết nối cơ thể với môi trường bên ngoài.

Kể từ đó, Picard cùng nhiều đồng nghiệp đã phát triển các phương pháp mới, mở rộng đáng kể phạm vi nghiên cứu về ty thể. Một trong số đó là "mitotyping" - kỹ thuật cho phép các nhà khoa học lập hồ sơ và phân loại các loại ty thể khác nhau dựa trên chức năng và mức độ hoạt động (kiểu hình), trình tự DNA (kiểu gene) và mức độ biểu hiện gene.

Năm 2018, Picard và các cộng sự đã giới thiệu Chỉ số sức khỏe ty thể (Mitochondrial Health Index) - một chỉ số phân tử phản ánh khả năng chuyển hóa năng lượng của ty thể, được tính bằng cách tách ty thể khỏi mẫu mô rồi định lượng các thành phần của chúng. Nhờ chỉ số này, các nhà nghiên cứu có thể đo hoạt động của ty thể ở quy mô và độ chính xác chưa từng có trước đây, đồng thời có thể xử lý hàng nghìn mẫu trong một nghiên cứu thay vì chỉ vài chục mẫu như những năm trước.

Sau nhiều năm bị xem nhẹ, nghiên cứu về ty thể hiện đang bùng nổ, theo Carmen Sandi, nhà khoa học thần kinh hành vi và thần kinh hệ thống tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Lausanne (EPFL). Một số nghiên cứu đã mang đến phát hiện khiến giới khoa học bất ngờ: không phải tất cả ty thể đều giống nhau, các phân nhóm ty thể có thể khác biệt giữa các cơ quan, thậm chí giữa các tế bào trong cùng một cơ quan, và đảm nhiệm những mức độ sản sinh năng lượng hoặc các chức năng sinh hóa khác nhau.

Nhiều nhóm nghiên cứu cũng bắt đầu công bố các công trình cho thấy sinh học ty thể có liên quan đến hàng loạt quá trình và bệnh lý, từ hình thành trí nhớ, trầm cảm đến bệnh Alzheimer và bệnh tim mạch. Nhìn chung, những nghiên cứu này nâng cao đáng kể vị thế của ty thể, biến chúng từ một chủ đề ít được chú ý thành một lĩnh vực nghiên cứu rộng lớn và đầy tiềm năng. "Mới khoảng bảy năm trước thôi, người ta còn cười nhạo tôi khi nghiên cứu về ty thể. Còn bây giờ, họ lại tìm đến nhờ tôi giúp đỡ," Jon Brestoff, nhà miễn dịch học tại Đại học Washington ở St. Louis, nói. "Giới khoa học đã cởi mở hơn rất nhiều rồi."

Martin Picard cũng liên tiếp công bố nhiều nghiên cứu làm sáng tỏ mối liên hệ giữa ty thể và chức năng của não bộ. Đáng chú ý, năm 2025, ông là đồng tác giả của bản đồ ty thể đầu tiên của não người, cho thấy ty thể không chỉ khác nhau giữa các vùng não mà còn khác nhau giữa các loại tế bào trong cùng một vùng não. Đó cũng là lời kêu gọi cộng đồng khoa học cùng tham gia xây dựng một lĩnh vực nghiên cứu hoàn toàn mới.

Lan tỏa và tạo ảnh hưởng đến toàn bộ cơ thể

Theo quan điểm của Picard, khả năng nhận thức, tâm trạng và trải nghiệm ý thức của con người đều phản ánh những quá trình năng lượng sâu xa hơn, kéo dài đến tận cấp độ dưới tế bào. Ông thậm chí còn mạnh dạn cho rằng ty thể có thể là mảnh ghép còn thiếu để giải đáp mối quan hệ giữa tâm trí và cơ thể - những "nhà giả kim" ở cấp độ hiển vi có khả năng biến vật chất thành tư duy, hay nói cách khác, là nền tảng vật chất giúp ý thức hiện hữu trong một cơ thể sống.

Tuy nhiên, không phải ai cũng đồng tình với quan điểm này. José Antonio Enríquez, nhà sinh học phân tử tại Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Tim mạch Tây Ban Nha, cho rằng các ý tưởng của Picard về mối liên hệ giữa ty thể và ý thức rất đáng quan tâm, nhưng "hoàn toàn chưa được chứng minh." "Martin là một người có tư duy rất tốt, đôi khi hơi táo bạo," Enríquez nhận xét. "Những giả thuyết của ông ấy thực sự cần được đánh giá một cách cẩn trọng và bằng các phương pháp khoa học".

Bản thân Picard cũng hiểu rằng những ý tưởng của mình không dễ được các đồng nghiệp trong lĩnh vực y sinh học chấp nhận. "Tôi có hơi đi ngược lại với lẽ thường khi muốn kết nối các quá trình sinh năng lượng diễn ra bên trong ty thể với trải nghiệm của con người", ông nói. "Nhưng tôi cảm thấy nếu chúng ta không nghiên cứu theo hướng đó thì sẽ bỏ lỡ cơ hội quan trọng nhất".

Tại hội nghị năm 2025, nghiên cứu sinh Evan Shaulson làm việc phòng thí nghiệm của Picard, đã trình bày những kết quả ban đầu cho thấy, những người tham gia mắc một trong hai dạng bệnh ty thể hiếm gặp tiêu hao nhiều hơn khoảng 180 calo mỗi ngày so với người khỏe mạnh, tương đương mức tăng khoảng 15% tổng năng lượng cơ thể sử dụng. Điều đáng chú ý là sự khác biệt này tồn tại ngay cả khi họ đang ngủ. Lượng năng lượng tiêu hao thêm này tương đương khoảng một miếng pizza. Đồng thời, kết quả xét nghiệm máu của họ phát hiện nồng độ các chất chuyển hóa như lactate tăng cao, phản ánh tình trạng ty thể hoạt động không hiệu quả và có mối liên hệ với các triệu chứng lo âu.

Đây mới chỉ là những kết quả sơ bộ và dựa trên một số lượng người tham gia còn khá nhỏ. Tuy vậy, theo Evan Shaulson, các kết quả ban đầu cho thấy những quá trình diễn ra trong ty thể có thể "lan tỏa và tạo ảnh hưởng đến toàn bộ cơ thể".

Theo Picard, bước tiếp theo sẽ là một nghiên cứu quy mô lớn hơn với khoảng 100 người tham gia. Ngoài việc dành vài giờ trong buồng chuyển hóa, những người tham gia sẽ được theo dõi liên tục trong 6 tháng bằng các thiết bị đeo trên người, ứng dụng điện thoại, mẫu nước bọt và các báo cáo về trải nghiệm trong cuộc sống hằng ngày để "mang đến một góc nhìn và cầu nối giữa hành vi, sinh học và tâm trí". Theo tầm nhìn của Picard, một viện nghiên cứu phi lợi nhuận dự kiến ra mắt vào năm 2027 sẽ xây dựng lĩnh vực khoa học chữa lành mới, với mục tiêu "giúp con người phát triển khỏe mạnh và toàn diện".

Việc một giáo sư có thâm niên và thường xuyên công bố nghiên cứu trên các tạp chí khoa học hàng đầu như Picard lại nói về dòng năng lượng và chữa lành toàn diện là điều khá hiếm gặp. Bởi, những chủ đề này thường gắn với các giáo viên yoga, người thực hành y học cổ truyền hoặc những người tự nhận là chuyên gia chữa lành bằng tâm linh hơn là một nhà khoa học nghiêm túc. Tuy nhiên, Shaulson cho rằng sự hoài nghi của giới khoa học thường giảm đi khi họ trực tiếp xem dữ liệu thực nghiệm - những bằng chứng cho thấy cách tiếp cận tưởng như khác thường này thực ra lại có cơ sở.

"Có rất nhiều điều từng bị xem là vớ vẩn cho đến khi chúng ta thực sự hiểu được chúng," Picard nói.

Kim Dung lược dịch

---

Nguồn:

Martin Picard’s Mitochondrial Theory of Mind, Quanta Magazine, https://www.quantamagazine.org/martin-picards-mitochondrial-theory-of-mind-20260717/