Bí ẩn bộ não và tâm trí

Có thể nói, bộ não là cấu trúc vật chất phức tạp nhất tự nhiên. Với khối lượng chỉ 1.4 kg, não chứa hàng trăm tỉ tế bào thần kinh hay nơ ron, kết nối với nhau qua các khớp thần kinh. Ngoài ra là hệ tế bào đệm, với số lượng lớn hơn khoảng 10 lần.

Độ phức tạp trong khả năng kết nối nơ ron của bộ não là nỗi kinh hoàng có thể của cả những máy tính lượng tử siêu việt tương lai. Vì có thể nhận tin từ 10 ngàn và truyền tin cho 10 ngàn nơ ron, nên mỗi nơ ron có thể liên kết với khoảng 100 triệu nơ ron khác (để so sánh, hãy nhớ rằng chúng ta chỉ có thể quan hệ với không quá vài ngàn người trong toàn xã hội). Vì thế số mạng nơ ron, yếu tố quyết định khả năng tư duy, nhận thức hay cảm xúc của bộ não, đạt tới con số khủng khiếp. Theo những tính toán giản lược nhất, nó bằng con số N = 10¹¹⁰ nhân với nhau 10¹⁷ (100 triệu tỉ) lần! Bản thân N cũng được gọi là số thiên văn, vì bằng tích của số hạt cơ bản trong vũ trụ nhìn thấy (10⁸⁰) và tuổi vũ trụ (14 tỉ năm) tính ra pico giây (10³⁰)!  

Đồng thời với khoảng một triệu kết nối mới tạo thành trong một giây, với hình thái và trọng số kết nối luôn thay đổi, nên trên thực tế mỗi bộ não là một cấu trúc động duy nhất, theo nghĩa không thể có hai bộ não giống nhau. Chính nhờ các kết nối luôn thay đổi đó mà kí ức được ghi nhớ, hành vi được học tập hay nhân cách được hình thành, bằng cách tăng cường các kiểu kết nối này hay dập tắt các kiểu kết nối khác.

Một số chất hoạt động tại khớp thần kinh, truyền thông điệp từ vị trí giải phóng tới vị trí hấp thu, được gọi là thụ thể. Một số chất có tác dụng lan tỏa hơn, làm tăng hay giảm độ nhạy cảm cả một vùng não.

Không chỉ quan trọng trong các hoạt động tư duy, nhận thức hay cảm xúc, sự thiếu hụt các hóa chất nói trên liên quan với nhiều loại bệnh. Chẳng hạn thiếu dopamine ở vùng điều khiển vận động dẫn tới bệnh liệt rung (Parkinson). Nó cũng tăng khả năng nghiện ngập vì chức năng chuyển tải khoái cảm và cảm giác thưởng. Còn thiếu serotonin tại vùng điều khiển cảm xúc sẽ dẫn tới trầm cảm và các rối loạn cảm xúc, trong khi thiếu acetylcholine ở vỏ não là đặc trưng của Alzheimer, căn bệnh mất trí ở người già.

Các kĩ thuật quét não:

Máy đo nói dối trong ngành tội phạm

Các kĩ thuật tạo ảnh khác đều mang tính gián tiếp. Cộng hưởng từ chức năng (fMRI) hay tạo ảnh nhờ bức xạ positron (PET) theo dõi dòng máu tới các vùng não khác nhau. Các kĩ thuật cộng hưởng từ MRI và cắt lớp vi tính CT dùng đặc trưng từ và sự hấp thụ tia X của các tổ chức khác nhau để tạo ảnh não.

Các kĩ thuật đó được ứng dụng để theo dõi các vùng não liên quan với các chức năng khác nhau, như cảm giác, vận động, khoái cảm, lựa chọn, động cơ, thậm chí cả sự phân biệt chủng tộc. Vài năm nay, thậm chí một số kĩ thuật được dùng để phát hiện nói dối, với kết quả bước đầu khá hứa hẹn. Tuy nhiên một số chuyên gia cảnh báo rằng, không nên đặt quá nhiều niềm tin vào các kĩ thuật đó, cho dù chúng hiện đại đến mức nào, vì bộ não nằm ngoài tầm với của công nghệ; đồng thời chúng có thể vi phạm tính riêng tư của từng cá nhân được pháp luật bảo vệ hay gây ra nhiều vấn đề đạo lý khó giải quyết khác.

Trước khi các kĩ thuật tạo ảnh hay quét não trở nên phổ biến, các nhà khoa học đã nghiên cứu người bệnh với các tổn thương não do đột quỵ, chấn thương đầu hay bệnh thần kinh để xác định các vùng não liên quan với cảm xúc, giấc mơ, trí nhớ, ngôn ngữ hay tri giác, thậm chí cả các sự biến mang tính ẩn ngữ, như các kinh nghiệm tôn giáo, tâm linh hay dị thường.

Cấu trúc bộ não:

Dường như có sự phân công chức năng tương đối rõ giữa hai bán cầu não (bảng minh họa). Theo đó, bán cầu phải giàu cảm xúc và sáng tạo hơn, trong lúc bán cầu trái gắn với logic hơn. Với đại đa số, bán cầu trái là bán cầu ưu thế, nên 90% dân số thuận tay phải. Trong số 10% người thuận tay trái còn lại, nhiều người có khả năng nghệ sĩ.

Kim Peek, “nhà bác học” không biết mặc áo

Ngoài hai bán cầu não là thùy chẩm ở phía sau, liên quan với thị giác; thùy đỉnh phía trên chẩm, gắn với vận động, định vị không gian và tính toán.

Cũng có thể chia não thành hai phần: phần cảm giác và phần vận động, với chức năng kiểm soát các thông tin đi vào và hành vi lối ra một cách tương ứng (tức cảm nhận và tác động môi trường).

Nước và rượu vang:

Hệ xử lý đối ngẫu:

Cần lưu ý rằng, phần lớn hoạt động tinh thần của con người nằm ở phần tiềm thức (và vô thức), giống như một chuyến bay vượt đại dương phần lớn nằm ở chế độ “bay tự động”. Tuy nhiên chế độ lái “bằng tay” khi cất và hạ cánh có vai trò quyết định. Sau gần một thế kỷ tranh cãi gay gắt kể từ Sigmund Freud, cha đẻ của phân tâm học, trường phái tư tưởng đề cao vô thức, cuối cùng khoa nhận thức học đi đến kết luận, tâm trí do cả ý thức và vô thức quyết định, với phần đóng góp mỗi bên một nửa. Có thể so sánh ý thức với bộ tư lệnh, còn vô thức với toàn bộ phần còn lại của một đạo quân. Khi đó xét về khối lượng công việc, đạo quân hoạt động chủ yếu ở mức vô thức; tuy nhiên vai trò của bộ tư lệnh không hề thua kém. Đại tướng Võ Nguyên Giáp và đội ngũ cán bộ chiến sĩ có phần đóng góp bằng nhau trong chiến thắng Điện Biên Phủ chấn động địa cầu.

Tập thể hay cá nhân?

Bộ não nhận chân các hình ảnh như thế nào là một chủ đề gây tranh cãi trong khoa học thần kinh, với hai lý thuyết hoàn toàn ngược nhau. Lý thuyết mạng thần kinh cho rằng, hàng triệu nơ ron sẽ hành xử đồng điệu với nhau để tạo ra trong tâm trí hình ảnh về một đối tượng. Ở phía đối ngược là quan niệm, mỗi nơ ron (hoặc một số rất ít nơ ron) mã hóa hình ảnh về một đối tượng (người, động vật hay đồ vật). Jerome Lettvin đặt tên cho chúng là “tế bào bà”. Đến cuối những năm 1980, quan niệm mạng nơ ron thắng thế quan niệm “một nơron một hình ảnh”. Chủ nghĩa tập thể đã thắng chủ nghĩa cá nhân.

Mới đây, tình cờ qua nghiên cứu các bệnh nhân đột quị, kĩ sư y sinh học Rodrigo Quian Quiroga tại Đại học Leicester, Anh, đã ghi hoạt tính điện của từng tế bào thần kinh khi cho bệnh nhân xem các hình ảnh trên màn hình máy tính, với thời gian lưu hình là một giây.

Một trong những “tế bào bà” là tế bào Clinton, nằm sâu trong hạch hạnh của một nữ bệnh nhân. Nó đáp ứng với ba hình ảnh khác nhau của Clinton: một bức phác thảo, một bức tranh và một tấm ảnh chụp với một số nhà chính trị. Khi bệnh nhân quan sát hình ảnh các Tổng thống Mỹ khác, từ George Washington tới George H.W. Bush, tế bào đó luôn im lặng.

Hoạt tính điện của nơ ron Halle Berry

Nhiều nghiên cứu tiếp theo cho kết quả rất ấn tượng, chẳng hạn tế bào Halle Berry, “linh miêu” trong giới điện ảnh Hollywood. Không chỉ đáp ứng với những hình ảnh, ngay cả khi Berry mang mặt nạ như trong phim, tế bào này còn phóng điện cả khi tên cô xuất hiện trên màn hình, với cường độ thậm chí còn mạnh mẽ hơn!

Những thí nghiệm đó chứng tỏ điều gì? Đơn giản là bộ não có hai chiến lược lưu giữ hình ảnh: hoặc dùng mạng lưới nhiều nơ ron, hoặc dùng từng tế bào cho từng nhiệm vụ cụ thể. Trong cấu trúc vật chất phức tạp nhất vũ trụ này, cá nhân và tập thể hành xử hoàn toàn đồng điệu với nhau.

Những hiểu lầm thường gặp về bộ não:

Vì bộ não là bí ẩn lớn nhất tự nhiên, không lạ khi xuất hiện nhiều hiểu lầm về cấu trúc hóa và chức năng hóa của nó. Dưới đây là một số hiểu lầm thường thấy nhất, ngay cả trong giới trí thức tinh hoa.

Huyền thoại 10% xuất hiện khắp nơi, từ giảng đường đại học cho tới sách vở hướng dẫn cách cải thiện năng lực tư duy.

Chứng cớ khoa học phản bác huyền thoại này không hề thiếu. Nghiên cứu bằng ảnh cộng hưởng từ chức năng cho thấy, toàn bộ não hoạt động một cách đồng bộ trong các hoạt động tinh thần của con người. Thêm nữa, nghiên cứu trên bệnh nhân tổn thương não cho thấy, chấn thương tại bất cứ vùng não nào cũng để lại những di chứng tâm lý dù ít dù nhiều. Nếu chúng ta chỉ mới dùng 1/10 bộ não, sẽ có đến 90% số tổn thương không hề ảnh hưởng tới các hoạt động tinh thần.

Huyền thoại 10% xuất phát từ đâu? Theo Barry Beyerstein thuộc đại học Simon Fraser, nó xuất phát một phần từ cách hiểu sai quan điểm của Williams James, một người cha của ngành tâm lý học Mỹ. Cuối thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX, ông viết rằng, hầu hết chúng ta chưa khai thác hết khả năng trí tuệ bản thân. Những năm 1930, một số tác giả chuyên viết sách phổ biến khoa học, như Lowell Thomas, đưa ra con số cụ thể; và huyền thoại 10% ra đời.

Thực ra khi quét não bằng các kĩ thuật khác nhau, các nhà khoa học thấy nhiều vùng não “im lặng”. Tuy nhiên đó là các vùng liên hợp, có vai trò sống còn trong việc kết nối các cảm giác, tư duy và cảm xúc giữa các trung khu khác nhau trong não bộ.

2.                  Một số người thiên về não trái, một số thiên về não phải:

Như trên đã viết, dường như người não trái lý tính, logic, thiên về ngôn ngữ; trong khi người não phải được xem là sáng tạo, toàn cục, thiên về không gian. Trong cuốn Tâm lý học ý thức bán rất chạy năm 1972, nhà tâm lý Robert Ornstein, Đại học Stanford, xem các xã hội phương Tây quá nhấn mạnh tư duy logic não trái so với tư duy trực giác não phải. Năm 1979, trong cuốn sách phổ biến khoa học Vẽ trên phía phải của bộ não, nhà tâm lý và nghệ sĩ Betty Edwards cũng nhấn mạnh lợi ích của não phải trong sáng tạo nghệ thuật.

Tuy nhiên, xem hai bán cầu não ngược nhau là một quan niệm quá đơn giản. Chẳng hạn, nó hàm ý rằng người có khiếu ngôn ngữ phải kém nghệ thuật, trong khi thực tế có khi hoàn toàn ngược lại. Và như khoa học đã chỉ rõ, hai bán cầu não hành xử đồng bộ với nhau qua thể chai.

Giống như mọi huyền thoại khác, huyền thoại hai bán cầu cũng có một phần sự thật. Các kỹ thuật cắt thể chai để giảm thiểu cơn động kinh cho thấy, khi đó quả thật hai bán cầu não hành xử khác nhau. Tuy nhiên ở người bình thường, thể chai là cầu nối để bộ não thống nhất trong hành động.

3.      Có thể đạt thư giãn và cảm nhận ý thức sâu hơn nhờ tăng cường sóng Anpha:

Sóng Anpha với dải tần 8-13 Hz là loại sóng được bộ não tạo ra khi chúng ta ngủ hay thư giãn. Tuy nhiên nó không liên quan với các đặc trưng nhân cách dài hạn hay mức độ thoải mái ngắn hạn.

Huyền thoại sóng Anpha phản ánh sự không phân biệt giữa mối tương quan và quan hệ nhân quả. Quả thật bộ não tạo nhiều sóng Anpha khi đang thăng thiền hay thư giãn sâu; nhưng điều ngược lại không đúng: sóng Anpha không tạo ra thư giãn. Nói cách khác, sóng Anpha là hệ quả, chứ không phải là nguyên nhân của sự thư giãn.

Tạm thời kết luận:

            Theo lời nhà triết học Chammers, bí ẩn bộ não và tâm trí được chia thành bài toán dễ và bài toán khó. Dễ là bài toán nghiên cứu cấu trúc hệ thần kinh và hệ tín hiệu khách quan đặc trưng cho mọi hoạt động tinh thần. Đó là một nhiệm vụ rất khó khăn nhưng vẫn còn hy vọng tìm được lời giải. Còn khó là bài toán hệ tín hiệu khách quan đó biến thành các ý niệm chủ quan như thế nào. Và theo Chammers, đó có thể là bí ẩn vĩnh viễn đối với khoa học. Dường như đó là sự thật, theo tinh thần định lý không đầy đủ, được nhà toán học và logic học người Áo Godel đưa ra năm 1931.

Tài liệu tham khảo:

1.      McConnell JV (1989), Understangding Human Behavior, 6^th edition, Holt, Rinehart & Winston, NY

2.      Helen Philips (2006), The human brain, newscientist.com news service, on www. newscientist.com

3.      Gaschler K (2006), One person, one neuron?, Scientific American Mind, vol 17, 1: 77-82

4.      Lilienfeld SO, Arkowitz H (2008), Uncovering “brainscams”, Scientific American Mind, vol 19, 1: 80-81

5.      Dobbs D (2007), Eric Kandel: From mind to brain and back again, Scientific American Mind, vol 18, 5: 32-37