Đã lý giải được tại sao não lại sử dụng quá nhiều năng lượng?

Bằng cách lập mô hình hoạt động của não lúc nghỉ ngơi, nhà thần kinh học James Kozloski tại IBM tuyên bố đã lý giải được tại sao não lại sử dụng quá nhiều năng lượng của cơ thể - một trong những bí ẩn lớn nhất mà tới nay người ta vẫn chưa giải thích được, từ đó cung cấp thêm hiểu biết về hoạt động của não cũng như cách điều trị một số căn bệnh có liên quan tới nó.

Đến nay vẫn còn rất nhiều bí ẩn về não bộ của con người mà các nhà khoa học vẫn chưa lý giải được và một trong số đó chính là tại sao bộ phận này lại sử dụng quá nhiều năng lượng. Não được cho là cơ quan sử dụng khoảng 20% tổng lượng oxy nhiên liệu của cơ thể nhưng tại sao nó lại cần nhiều như vậy thì người ta trước đây vẫn chưa biết. Và James Kozloski, một nhà thần kinh học máy tính tại Trung tâm nghiên cứu Thomas J. Watson của IBM cho rằng ông đã lý giải được điều này.

Sau quá trình nghiên cứu, Kozloski cho rằng, não liên tục tạo ra những vòng lặp tín hiệu bất biến bằng cách lập nên những đường mòn - có thể hình dung như một bản đồ các con đường trong thành phố tâm trí của con người. Não liên tục vạch ra từng bước đi của nó thông qua các con đường mòn này, bao gồm 3 vùng chức năng khác nhau: cảm giác (điều gì đang xảy ra), hành vi (chúng ta có thể làm gì về nó) và limbic (hệ thống viền, trả lời cho câu hỏi điều đó có ý nghĩa gì với chúng ta).

Não liên tục tạo ra những vòng lặp tín hiệu bất biến bằng cách lập nên những đường mòn.

Kozloski gọi mô hình vòng lặp khép kín này là "Grand Loop", và từ đó ông đưa ra giả thuyết rằng những vòng lặp này là nguyên nhân khiến cho não cần rất nhiều năm lượng, thậm chí khi chúng ta không cần suy nghĩ, không cần giải toán đố hoặc đưa ra nhận xét, phán quyết nào thì điều đó cũng xảy ra. Và Kozloski đã kiểm chứng thành công giả thuyết của công bằng cách chạy nó trên một hệ thống giả lập tế mô thần kinh tại IBM với khả năng tạo ra một mô hình chính xác cách các tế bào thần kinh hoạt động trong não bộ.

Kozloski giải thích: "Não bộ tiêu thụ một lượng lớn năng lượng ngay cả khi nó không làm gì cả. Đây là một bí ẩn lớn trong ngành khoa học thần kinh. Bạn không cần sử dụng nhiều năng lượng để tạo ra những thứ vô nghĩa trừ khi có một lý do chính đáng".

Kozloski cho rằng ý tưởng của ông có thể lý giải làm thế nào chúng ta có thể vẽ lại những trải nghiệm của quá khứ để phản ứng trước một tình huống mới - theo đó, chúng ta sẽ nhanh chóng tham khảo của "bản đồ thành phố" để đưa ra quyết định tiếp theo.

Với mô hình này, ông cho rằng có thể đề xuất phương pháp chữa trị cho căn bệnh thoái hóa não bởi nó giải thích được tại sao một gene khiếm khuyết có thể dẫn tới sự tàn phá vô cùng lớn trong não. Cụ thể theo lý thuyết của ông thì khiếm khuyết này sẽ làm gián đoạn 1 vòng lặp trong "Grand Loop".

Tuy nhiên, thách thức tiếp theo của Kozloski và các đồng nghiệp là tìm hiểu xem làm thế nào não có thể chọn được các "đường mòn" và chính xác điều gì đang xảy ra bên trong vòng lặp đó cũng như làm sao mà nó hình thành. Ông nhận định: "Nếu nó không có một vai trò quan trọng thì nó có thể nó đã bị đào thải trong quá trình tiến hóa từ lâu". Được biết nghiên cứu lần này cũng có mối quan hệ mật thiết với một nghiên cứu khác cũng do các nhà nghiên cứu tại Đại học Y Minnesota tiến hành, cho thấy rằng có tới 1/3 năng lượng của não giúp duy trì hoạt động của các tế bào thần kinh và mô trong "bản đồ" mà Kozloski mô tả.

Từ khóa liên quan:

bộ não

năng lượng

cơ thể

Grand Loop

tế bào thần kinh

vòng lặp tín hiệu bất biến

đường mòn

James Kozloski