Cách não của bạn hoạt động theo la bàn nội tại và nhà khoa học đã tìm ra cách hoạt động của nó.

Bạn có thể nhanh chóng đi vòng quanh một thành phố nước ngoài hay bạn cảm thấy lạc lõng như thể đang điều hướng trong một mê cung vô tận? Một số người chắc chắn giỏi điều hướng môi trường của họ hơn những người khác, và đó có thể là do cách ‘la bàn bên trong’ của họ được nối vào não.

Chỉ một vài năm trước, các nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng những tín hiệu như vậy tồn tại trong một phần của não gọi là vùng entorhinal. Giờ đây, nhờ những tiến bộ gần đây trong kỹ thuật chụp ảnh não, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra hoạt động thần kinh trong phần não chịu trách nhiệm về cảm giác định hướng của chúng ta. Khi làm như vậy, họ đã làm sáng tỏ cách bộ não tự định hướng trong một môi trường thay đổi và cũng như cách nó có thể bị ảnh hưởng bởi các bệnh thoái hóa như chứng mất trí nhớ.

Thông tin hình ảnh và La bàn bên trong của não

Theo Mark Brandon, Phó Giáo sư Tâm thần học tại Đại học McGill và nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Douglas, nghiên cứu khoa học thần kinh đã trải qua một cuộc cách mạng công nghệ trong thập kỷ qua. Cuộc cách mạng này đã cho phép các nhà khoa học hỏi và trả lời những câu hỏi mà trước đây chỉ có trong mơ mới nghĩ tới.

Để hiểu thông tin hình ảnh ảnh hưởng đến la bàn bên trong não như thế nào, các nhà nghiên cứu đã cho chuột tiếp xúc với một thế giới ảo khó hiểu trong khi chúng ghi lại chi tiết hoạt động thần kinh của não.

Sử dụng những tiến bộ gần đây trong công nghệ ghi nơ ron thần kinh, nhóm nghiên cứu có thể đo đồng thời hoạt động của hàng trăm tế bào định hướng đầu (HD) — một nhóm tế bào não chuyên biệt liên quan đến điều hướng — cho họ biết chính xác đầu chuột đang hướng về phía nào. với sai số chỉ vài độ.

Trong quá trình thử nghiệm, những con chuột được đặt trong một buồng tròn đặc biệt, nơi tất cả các bức tường đều được bao phủ bởi màn hình LED 360 độ đầy đủ. Ban đầu, một đường thẳng đứng màu trắng được hiển thị. Sau đó, trong một số phiên bản của thử nghiệm, đường kẻ sẽ biến mất trong khoảng thời gian hai phút và xuất hiện lại, dịch chuyển thêm 90 độ quanh phòng, như thể thế giới đột ngột quay quanh con chuột 90 độ. Trong một phiên bản khác, dòng sẽ tiếp tục xoay quanh không gian.

Trong khi những con chuột tiếp xúc với những thay đổi chóng mặt của môi trường, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu cách các tế bào đầu phản ứng bằng một phương pháp gọi là hình ảnh canxi.

Nhóm nghiên cứu có khả năng giải mã chính xác các tế bào định hướng đầu này – khối xây dựng của la bàn bên trong não – cho thấy não có thể tự định hướng lại như thế nào trong môi trường thay đổi.

Các nhà nghiên cứu cũng xác định được một hiện tượng mà họ gọi là “độ lợi mạng”, cho phép la bàn bên trong của não tự định hướng lại sau khi những con chuột bị mất phương hướng. Theo Zaki Ajabi, một cựu sinh viên tại Đại học McGill và hiện là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Harvard, “như thể bộ não có một cơ chế để thực hiện một ‘nút khởi động lại’, cho phép định hướng lại la bàn bên trong của nó một cách nhanh chóng trong những tình huống bối rối. “

Họ cũng học được rằng khi một con chuột nhìn thấy một tín hiệu hình ảnh và sau đó nó biến mất, các tế bào định hướng trong đầu của nó sẽ theo dõi tín hiệu đến từ đâu. Bằng cách này, các dấu vết bộ nhớ hình ảnh này có thể giúp ổn định các biểu diễn hướng đầu bên trong ngay cả khi các tín hiệu hình ảnh đáng tin cậy tạm thời bị mất.

Ý nghĩa đối với thực tế ảo và bệnh Alzheimer

Mặc dù các loài động vật trong nghiên cứu này đã tiếp xúc với những trải nghiệm thị giác không tự nhiên, nhưng các tác giả cho rằng những kịch bản như vậy đã phù hợp với trải nghiệm của con người hiện đại, đặc biệt là với sự lan rộng nhanh chóng của công nghệ thực tế ảo. Ajabi nói thêm: “Những phát hiện này “cuối cùng có thể giải thích cách các hệ thống thực tế ảo có thể dễ dàng kiểm soát cảm giác định hướng của chúng ta”.

Nhưng ý nghĩa của nghiên cứu này là sâu rộng và có thể chứng minh chìa khóa để điều trị bệnh nhân mắc bệnh Alzheimer. Theo Brandon, “một trong những triệu chứng nhận thức đầu tiên được báo cáo của bệnh Alzheimer là mọi người trở nên bối rối và mất phương hướng, ngay cả trong môi trường bình thường.”

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng sự hiểu biết tốt hơn về cách hoạt động của hệ thống định vị và la bàn bên trong não sẽ giúp phát hiện sớm hơn và đánh giá tốt hơn các phương pháp điều trị bệnh Alzheimer.

“Kết quả của nghiên cứu này đã truyền cảm hứng cho nhóm nghiên cứu phát triển các mô hình mới để hiểu rõ hơn về các cơ chế cơ bản. Đồng tác giả Xue-Xin Wei, nhà khoa học thần kinh máy tính và trợ lý giáo sư tại Đại học Texas ở Austin, cho biết: “Công trình này là một ví dụ tuyệt vời về cách các phương pháp thử nghiệm và tính toán kết hợp với nhau có thể nâng cao hiểu biết của chúng ta về hoạt động của não thúc đẩy hành vi”.

Những phát hiện xuất hiện trên tạp chí thiên nhiên.