Nghiên cứu chim sẻ vằn làm sáng tỏ vai trò của dopamine 

Một thí nghiệm đo lường với chim sẻ vằn trong tự nhiên đã khám phá sự dẫn dắt quá trình học tập thử-sai của hợp chất dopamine.

Nhiều kỹ năng hằng ngày không phải là bẩm sinh. Sinh vật học được các kỹ năng này thông qua quá trình thử-sai. Bằng cách phân tích những chú chim non tập hót theo chim bố, các nhà nghiên cứu tại Viện Zuckerman của Đại học Columbia (Mỹ) đã quan sát vai trò của cơ chế khen thưởng Dopamine trong não bộ khi học tập thông qua rèn luyện. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature vào tháng 3/2025.

Phát hiện này khiến TS. Gadagkar, phó giáo sư ngành Thần kinh học tại Đại học Columbia và tác giả chính của nghiên cứu, liên tưởng đến câu chuyện về một người đi bộ trên phố New York hỏi một nghệ sĩ rằng làm thế nào mà ông ta có thể biểu diễn tại nhà hát Carnegie Hall danh tiếng và nhận được câu trả lời ngắn gọn là luyện tập. “Chúng tôi muốn biết làm thế nào mà việc luyện tập giúp chúng ta giỏi hơn. Khi chúng ta làm đúng những gì ta đang luyện tập, não bộ nhận ra điều đó bằng cách nào?” TS. Gadagkar nói.

Các nghiên cứu trong hàng thập kỷ cho thấy, dopamine, một hợp chất phân tử trong não liên quan đến các hành vi chịu tác động của khen thưởng, có thể đóng vai trò là tín hiệu đánh giá: Khi làm điều gì đúng, dopamine trong não sẽ tăng lên. Ngược lại, khi làm sai, dopamine sẽ giảm xuống. 

Tuy nhiên, do các thí nghiệm trước đây đều diễn ra trong môi trường nhân tạo nên những tình huống này có thể không phản ánh đúng quá trình học tập các hành vi tự nhiên của não bộ. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã quan sát chim sẻ vằn (Zebra finch), một loài động vật có động lực tự nhiên để học một kỹ năng cụ thể. Các chú chim sẻ vằn trống cần tiếng hót quyến rũ để thu hút chim mái, và chúng học hót bằng cách lắng nghe, ghi nhớ và luyện lại bài hót của cha mình. “Đây là một trong số ít động vật có khả năng học cách phát ra âm thanh giống như con người. Điều này mang đến một cơ hội đặc biệt để nghiên cứu quá trình học hỏi tự nhiên khi nó đang diễn ra.” Nathan Nadler, đồng tác giả cho biết.

Họ theo dõi sáu chú chim sẻ vằn non trong suốt 40 ngày, phân tích sự thay đổi trong các bài hót của chúng nhờ vào quá trình luyện tập. Kết quả là một kho dữ liệu khổng lồ, với hàng nghìn bản ghi âm tiết được ghi lại mỗi ngày. Nhờ sự hỗ trợ của AI, trong khoảng sáu đến bảy tháng, họ đã xác định và phân tích tất cả các âm tiết, kiểm tra xem mỗi âm tiết mới có gần với phiên bản bài hót của chim trưởng thành hơn so với âm tiết trước đó hay không. Sau đó, họ đối chiếu những thay đổi này với mức dopamine đo được trong vùng não liên quan đến việc hót của chim để tìm hiểu mối liên hệ giữa chúng.

Kết quả cho thấy, dopamine đã dẫn dắt quá trình học hỏi thử-sai ở loài chim sẻ vằn. Những âm tiết giống với phiên bản của chim trưởng thành hơn đã kích thích sự gia tăng dopamine, trong khi những âm tiết kém chính xác hơn đã ức chế quá trình sản xuất dopamine, khiến dopamine giảm đi. 

Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về vai trò của dopamine trong quá trình học tập của sinh vật, mà còn có thể mang lại ích lợi cho lĩnh vực trí tuệ nhân tạo. Một trong những thách thức lớn của trí tuệ nhân tạo hiện nay là khi hệ thống AI tiếp nhận thông tin mới, nó có thể “quên” những gì đã học trước đó. Trong khi đó, não bộ tự nhiên có khả năng liên tục tích lũy kiến thức mới trong suốt cuộc đời. TS. Kimberly Stachenfeld, đồng tác giả nghiên cứu, phó giáo sư ngành thần kinh học tại Trung tâm Thần kinh học Lý thuyết và tham gia Google DeepMind, cho biết nghiên cứu này có thể cung cấp thông tin giúp thiết kế các hệ thống AI hoạt động hiệu quả hơn.□

Trang Linh lược dịch

Nguồn: https://zuckermaninstitute.columbia.edu/songbirds-highlight-dopamine-s-role-learning-0

Bài đăng Tia Sáng số 7/2025