Bộ não có một ‘GPS’ tích hợp – và nó hoạt động kinh ngạc thế nào?

Bởi
Charlytran
-
0
95

Bạn đã bao giờ tìm đường về nhà trong bóng tối mà không cần đến bản đồ hay một ứng dụng chỉ đường nào chưa? Hay cảm giác quen thuộc khi di chuyển trong căn nhà của mình mà không cần bật đèn? Khả năng định vị dường như là bẩm sinh này, vốn được coi là một dạng “giác quan thứ sáu”, thực chất là một trong những kỳ công tính toán phức tạp và đáng kinh ngạc nhất của não bộ. Bí mật đằng sau siêu năng lực này nằm ở một hệ thống định vị sinh học tinh vi, một loại “GPS tích hợp” được cấu thành từ hàng triệu tế bào thần kinh chuyên biệt.

Hệ thống này không chỉ giúp chúng ta biết mình đang ở đâu mà còn xây dựng nên tấm bản đồ nhận thức về thế giới xung quanh. Nó hoạt động một cách thầm lặng, hiệu quả đến mức chúng ta thường không nhận ra sự tồn tại của nó, cho đến khi nó gặp trục trặc. Khám phá về cơ chế hoạt động của hệ thống GPS nội tại này không chỉ là một bước đột phá trong ngành khoa học thần kinh mà còn cơ bản đến mức đã mang về giải Nobel Y học hoặc Sinh lý học năm 2014 cho ba nhà khoa học John O’Keefe, May-Britt Moser và Edvard Moser.1 Phát hiện của họ đã giải đáp một câu hỏi hóc búa từng làm đau đầu các nhà triết học và khoa học trong nhiều thế kỷ: làm thế nào não bộ tạo ra một bản đồ không gian và giúp chúng ta điều hướng trong một môi trường phức tạp?.1

Bài viết này sẽ đưa bạn vào một hành trình khám phá hệ thống định vị đáng kinh ngạc của não bộ, từ những nền tảng triết học và tâm lý học đầu tiên, đến khám phá đoạt giải Nobel về các “tế bào GPS”, và cuối cùng là những ứng dụng thực tiễn để rèn luyện khả năng định hướng và bảo vệ sức khỏe não bộ của chính bạn.

Tóm tắt bài viết này

  • Não bộ có hệ thống GPS nội tại gồm tế bào nơi chốn và tế bào lưới.
  • Khám phá này đã đoạt giải Nobel Y học năm 2014.
  • Khả năng định hướng khác nhau do não bộ có tính mềm dẻo.
  • Có thể rèn luyện trí nhớ không gian qua các bài tập khoa học.
  • Hệ thống này liên quan đến bệnh Alzheimer.

Nền Tảng Triết Học và Tâm Lý Học: Từ “Bản Đồ Nhận Thức” đến Tế Bào Thần Kinh

Trước khi các nhà khoa học có thể ghi lại hoạt động của một tế bào thần kinh đơn lẻ, câu hỏi về cách chúng ta nhận thức không gian đã thuộc về lĩnh vực của triết học và tâm lý học. Những ý tưởng tiên phong này đã đặt nền móng vững chắc cho các khám phá khoa học sau này.

Quan điểm của Immanuel Kant: Không gian là một trực quan tiên nghiệm (a priori)

Vào thế kỷ 18, nhà triết học người Đức Immanuel Kant đã đưa ra một lập luận táo bạo: khái niệm về không gian không phải là thứ chúng ta học được từ kinh nghiệm.1 Thay vào đó, ông cho rằng không gian là một “trực quan tiên nghiệm” (a priori intuition)—một khuôn khổ bẩm sinh, có sẵn trong cấu trúc tâm trí của chúng ta.4 Nói một cách dễ hiểu, chúng ta không học “không gian là gì” từ thế giới bên ngoài; tâm trí của chúng ta đã được trang bị sẵn một “hệ điều hành” không gian để sắp xếp và hiểu tất cả các cảm giác và trải nghiệm từ bên ngoài.6 Đối với Kant, bạn có thể tưởng tượng một không gian trống rỗng không có vật thể, nhưng không thể tưởng tượng một vật thể tồn tại mà không ở trong không gian.6

Lý thuyết này, dù mang tính triết học sâu sắc, lại có sự tương đồng đáng kinh ngạc với những gì khoa học thần kinh hiện đại khám phá ra sau đó hơn 200 năm. Sự tồn tại của các tế bào lưới (grid cells), những tế bào tạo ra một hệ tọa độ hình học đều đặn trong não bộ ngay cả trước khi chúng ta tương tác với một môi trường cụ thể, dường như là một minh chứng sinh học cho ý tưởng của Kant. Nó cho thấy não bộ không phải là một tờ giấy trắng thụ động chờ đợi kinh nghiệm vẽ lên; thay vào đó, nó sở hữu một cấu trúc nội tại, một bộ công cụ bẩm sinh sẵn sàng để lập bản đồ và định vị. Mối liên kết này biến khám phá về GPS của não bộ từ một sự thật khoa học đơn thuần thành một câu chuyện hấp dẫn về sự giao thoa giữa triết học và khoa học, nơi một ý tưởng trừu tượng về bản chất của nhận thức tìm thấy bằng chứng vật lý trong các mạch thần kinh.

“Bản đồ nhận thức” của Edward Tolman: Những con chuột trong mê cung

Chuyển từ triết học sang tâm lý học thực nghiệm, vào những năm 1930-1940, nhà tâm lý học Edward Tolman đã thực hiện một loạt thí nghiệm kinh điển với những con chuột trong mê cung, thách thức trực diện thuyết hành vi đang thống trị thời bấy giờ.8 Thuyết hành vi cho rằng việc học tập chỉ đơn giản là quá trình hình thành các liên kết giữa kích thích và phản ứng, được củng cố bởi phần thưởng.

Tuy nhiên, Tolman đã chứng minh điều ngược lại. Trong một thí nghiệm nổi tiếng, ông chia chuột thành ba nhóm 10:

  1. Nhóm 1: Luôn nhận được thức ăn (phần thưởng) khi đến cuối mê cung.
  2. Nhóm 2: Không bao giờ nhận được phần thưởng.
  3. Nhóm 3: Không nhận được phần thưởng trong 10 ngày đầu, nhưng bắt đầu nhận được từ ngày thứ 11.

Kết quả cho thấy, nhóm 1 nhanh chóng học được đường đi. Nhóm 2 hầu như không cải thiện. Điều đáng kinh ngạc nằm ở nhóm 3. Trong 10 ngày đầu, chúng đi lang thang không mục đích như nhóm 2. Nhưng ngay khi phần thưởng xuất hiện vào ngày 11, hiệu suất của chúng đã cải thiện đột ngột và nhanh chóng bắt kịp, thậm chí vượt qua nhóm 1.10

Tolman kết luận rằng những con chuột ở nhóm 3 đã học được bố cục của mê cung trong 10 ngày đầu mà không cần phần thưởng. Chúng đã âm thầm xây dựng một “bản đồ nhận thức” (cognitive map) trong đầu.8 Việc học này, không được thể hiện ra bên ngoài cho đến khi có động lực, được gọi là

“học tập tiềm ẩn” (latent learning).9 Điều này chứng tỏ rằng động vật (và cả con người) không chỉ học theo phản xạ, mà còn chủ động tạo ra một mô hình tinh thần về môi trường.

Lý thuyết của Tolman đã trở thành một cột mốc quan trọng, nhưng nó vẫn chỉ là một suy luận dựa trên hành vi. Không ai biết “bản đồ nhận thức” đó thực sự trông như thế nào ở cấp độ sinh học. Phải mất hơn 30 năm, cho đến khi John O’Keefe, người chịu ảnh hưởng sâu sắc từ công trình của Tolman, tìm thấy bằng chứng vật lý đầu tiên cho tấm bản đồ đó bên trong não bộ.11 Khám phá của O’Keefe đã cung cấp cơ sở thần kinh cho lý thuyết của Tolman, tạo ra một cầu nối liền mạch từ tâm lý học hành vi đến khoa học thần kinh hiện đại.

Khám Phá Đoạt Giải Nobel: Giải Mã Hệ Thống Định Vị Bên Trong Não Bộ

Câu chuyện về GPS của não bộ là một thiên anh hùng ca của khoa học, kéo dài hơn ba thập kỷ với hai khám phá mang tính cách mạng. Cả hai đều tập trung vào một vùng não nhỏ bé hình con cá ngựa có tên là hồi hải mã (hippocampus) và các vùng lân cận, nơi từ lâu đã được biết đến với vai trò quan trọng trong trí nhớ và học tập.14

Tế bào Nơi chốn (Place Cells): “Những chiếc ghim” trên bản đồ của bạn

Năm 1971, nhà khoa học người Mỹ-Anh John O’Keefe đã thực hiện một thí nghiệm đột phá. Ông cấy các điện cực siêu nhỏ vào vùng hồi hải mã của những con chuột đang di chuyển tự do trong một chiếc hộp để ghi lại hoạt động của từng tế bào thần kinh riêng lẻ.1 Điều ông phát hiện ra thật đáng kinh ngạc: một số tế bào thần kinh nhất định chỉ “bắn” (phát ra tín hiệu điện) một cách dữ dội khi con chuột ở một vị trí cụ thể trong hộp.3 Vị trí này được gọi là “trường nơi chốn” (place field) của tế bào đó. Khi con chuột di chuyển đến một khu vực khác, tế bào đó sẽ im lặng và một tế bào khác sẽ bắt đầu hoạt động.18

Hãy tưởng tượng bạn đang xem bản đồ trên điện thoại. Mỗi khi bạn đến một địa điểm quan trọng như nhà riêng, văn phòng, hay quán cà phê yêu thích, bạn lại “ghim” một vị trí. Các tế bào nơi chốn hoạt động tương tự như những chiếc ghim đó. Tập hợp các “ghim” đang hoạt động này tạo thành một bản đồ thần kinh độc nhất cho mỗi môi trường mà chúng ta trải nghiệm.1 Đây chính là bằng chứng vật lý đầu tiên cho “bản đồ nhận thức” mà Tolman đã đề xuất.

Một đặc tính quan trọng của tế bào nơi chốn là khả năng “tái lập bản đồ” (remapping). Khi con chuột được đưa vào một môi trường hoàn toàn mới, các tế bào nơi chốn sẽ thiết lập một bản đồ mới, không liên quan gì đến bản đồ cũ. Điều này giống như việc não bộ tạo ra một bản đồ riêng cho Hà Nội và một bản đồ hoàn toàn khác cho Thành phố Hồ Chí Minh, giúp lưu trữ một lượng lớn thông tin không gian mà không bị nhiễu loạn.19

Tế bào Lưới (Grid Cells): “Hệ tọa độ” cho không gian

Khám phá của O’Keefe đã mở ra một lĩnh vực nghiên cứu hoàn toàn mới, nhưng một câu hỏi lớn vẫn còn bỏ ngỏ: làm thế nào các tế bào nơi chốn biết được vị trí của chúng? Tín hiệu đến từ đâu?

Hơn 30 năm sau, vào năm 2005, cặp vợ chồng nhà khoa học người Na Uy, May-Britt và Edvard Moser, đã tìm ra câu trả lời.2 Họ tập trung nghiên cứu

vỏ não hồi trong (medial entorhinal cortex – MEC), một vùng não được coi là “cổng vào” chính của hồi hải mã.3 Khi ghi lại hoạt động thần kinh ở vùng này, họ đã phát hiện ra một loại tế bào thậm chí còn kỳ diệu hơn:

tế bào lưới (grid cells).

Không giống như tế bào nơi chốn chỉ hoạt động ở một vị trí duy nhất, một tế bào lưới lại hoạt động ở nhiều vị trí khác nhau. Điều đáng kinh ngạc là các vị trí hoạt động này tạo thành một mô hình hình học hoàn hảo: một mạng lưới các hình tam giác đều, hay một tấm lưới lục giác bao phủ toàn bộ không gian.3 Nếu tế bào nơi chốn là những chiếc ghim, thì tế bào lưới giống như một tờ giấy kẻ ô lục giác vô hình được não bộ phủ lên mọi môi trường. Tấm lưới này cung cấp một hệ tọa độ phổ quát, một thước đo nội tại cho không gian, cho phép não tính toán khoảng cách và phương hướng một cách chính xác.3

Sự Phối Hợp Kỳ Diệu: GPS Não Bộ Hoạt Động Như Thế Nào?

Hệ thống GPS của não bộ không chỉ dựa vào tế bào nơi chốn hay tế bào lưới một cách riêng lẻ, mà là sự phối hợp nhịp nhàng của một dàn nhạc giao hưởng các tế bào thần kinh.

  • Tế bào Lưới (Grid Cells) trong vỏ não hồi trong (MEC) cung cấp một hệ tọa độ chung, độc lập với môi trường.
  • Tế bào Hướng đầu (Head-direction Cells), hoạt động như một chiếc la bàn nội tại, cho biết hướng mà đầu đang đối diện.3
  • Tế bào Ranh giới (Border Cells), cũng ở MEC, hoạt động khi con vật ở gần các ranh giới vật lý như tường hoặc vách đá.3

Tất cả các tín hiệu này—tọa độ, hướng và ranh giới—được gửi đến hồi hải mã. Tại đây, chúng được tích hợp với thông tin cảm quan về môi trường (ví dụ: hình ảnh, âm thanh, mùi) từ các vùng não khác. Sự kết hợp này cho phép các tế bào nơi chốn (Place Cells) tạo ra một bản đồ nhận thức phong phú, chi tiết và đặc trưng cho từng bối cảnh cụ thể.23

Nói một cách đơn giản: tế bào lưới cung cấp “giấy kẻ ô”, tế bào hướng đầu cung cấp “la bàn”, tế bào ranh giới vẽ “biên giới”, và tế bào nơi chốn đặt những “chiếc ghim” quan trọng lên tấm bản đồ hoàn chỉnh đó.

Bảng 1: So sánh các Tế bào Thần kinh trong Hệ thống Định vị Não bộ

Loại Tế Bào Vị trí trong Não Chức năng Chính Ví dụ Tương tự (Analogy)
Tế bào Nơi chốn (Place Cell) Hồi hải mã (Hippocampus) Đánh dấu một vị trí cụ thể trong một môi trường nhất định. “Ghim” vị trí trên bản đồ kỹ thuật số.
Tế bào Lưới (Grid Cell) Vỏ não hồi trong (Medial Entorhinal Cortex) Tạo ra một hệ tọa độ hình học để đo lường khoảng cách và phương hướng. “Giấy kẻ ô” hình lục giác.
Tế bào Hướng đầu (Head-Direction Cell) Vỏ não hồi trong, Thùy thái dương, Đồi thị Hoạt động như một la bàn, cho biết hướng đầu đang đối diện. “Kim la bàn” của não bộ.
Tế bào Ranh giới (Border Cell) Vỏ não hồi trong (Medial Entorhinal Cortex) Kích hoạt khi ở gần các ranh giới vật lý của môi trường. “Hàng rào ảo” xác định không gian.

Tại Sao Một Số Người Có “Khiếu” Định Hướng Tốt Hơn Người Khác?

Câu hỏi tại sao một số người dường như sinh ra đã có “khiếu” định hướng, trong khi những người khác lại dễ dàng bị lạc ngay cả ở những nơi quen thuộc, không có câu trả lời đơn giản. Khả năng định vị không phải là một đặc điểm cố định mà là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa gen, kinh nghiệm và môi trường.

Tính Mềm Dẻo của Não bộ: Bài học từ các tài xế taxi ở London

Một trong những bằng chứng thuyết phục nhất về vai trò của kinh nghiệm đến từ nghiên cứu mang tính biểu tượng về các tài xế taxi ở London.25 Để được cấp phép, những tài xế này phải vượt qua một kỳ thi cực kỳ khắc nghiệt gọi là “The Knowledge” (Kiến thức), yêu cầu họ phải thuộc lòng một mạng lưới phức tạp gồm hơn 25,000 con đường và hàng ngàn địa điểm trong thành phố.27

Nhà khoa học thần kinh Eleanor Maguire và các đồng nghiệp đã sử dụng kỹ thuật chụp cộng hưởng từ (MRI) để so sánh não bộ của các tài xế taxi với một nhóm đối chứng.30 Kết quả thật đáng chú ý: các tài xế taxi có kinh nghiệm có phần

hồi hải mã sau (posterior hippocampus) lớn hơn đáng kể so với nhóm đối chứng. Hơn nữa, kích thước của vùng này có tương quan thuận với số năm hành nghề—càng lái xe lâu năm, vùng hồi hải mã sau càng lớn.25 Ngược lại, phần

hồi hải mã trước (anterior hippocampus) của họ lại nhỏ hơn.30

Để loại bỏ khả năng những người có hồi hải mã lớn bẩm sinh mới chọn nghề lái taxi, một nghiên cứu theo chiều dọc sau đó đã theo dõi các học viên trước và sau khi họ học “The Knowledge”. Kết quả xác nhận rằng sự thay đổi cấu trúc não bộ này xảy ra sau quá trình rèn luyện trí nhớ không gian cường độ cao.25 Đây là một ví dụ kinh điển về

tính mềm dẻo của não bộ (neuroplasticity)—khả năng não bộ tự thay đổi cấu trúc và chức năng để đáp ứng với yêu cầu và kinh nghiệm từ môi trường.32 Đây là một ví dụ kinh điển về tính mềm dẻo của não bộ, và để làm rõ hơn,

người biên tập Những điều thú vị chấm com đã tổng hợp thông tin này từ các nghiên cứu uy tín của Đại học College London.

Di truyền, Kinh nghiệm và Môi trường sống

Khả năng định vị của chúng ta được định hình bởi một bộ ba yếu tố:

  • Di truyền (Genetics): Không thể phủ nhận vai trò của yếu tố di truyền. Các nghiên cứu trên cặp song sinh đã chỉ ra rằng khả năng không gian có tính di truyền cao, ước tính khoảng 69%.33 Các nghiên cứu trên động vật cũng đã xác định được các locus gen cụ thể trên nhiễm sắc thể ảnh hưởng đến khả năng học tập không gian.34 Điều này có nghĩa là một số người có thể được sinh ra với một bộ gen mang lại lợi thế trong việc xử lý thông tin không gian.
  • Kinh nghiệm và Môi trường (Experience and Environment): Đây là yếu tố “nuôi dưỡng”. Như nghiên cứu về tài xế taxi đã chứng minh, việc rèn luyện liên tục có thể làm thay đổi cấu trúc não bộ. Một nghiên cứu quy mô lớn khác sử dụng ứng dụng trò chơi di động “Sea Hero Quest” với hàng triệu người tham gia đã phát hiện ra rằng những người lớn lên ở các thành phố có cấu trúc phức tạp, phi lưới (như Praha) có kỹ năng định vị tốt hơn những người lớn lên ở các thành phố có quy hoạch dạng lưới (như Chicago).35 Lý do là vì não bộ của họ phải liên tục đối mặt với thử thách, xây dựng các bản đồ nhận thức phức tạp hơn để di chuyển. Điều này cho thấy một nguyên tắc cốt lõi: hệ thống GPS của não bộ giống như một cơ bắp, nó sẽ mạnh mẽ hơn nếu được sử dụng thường xuyên và sẽ yếu đi nếu bị bỏ bê. Sự phụ thuộc quá nhiều vào các thiết bị GPS hiện đại có thể đang vô tình làm “teo” đi khả năng bẩm sinh này của chúng ta.37
  • Giới tính và Văn hóa (Gender and Culture): Quan niệm phổ biến cho rằng nam giới định hướng tốt hơn nữ giới. Tuy nhiên, các bằng chứng khoa học gần đây cho thấy sự khác biệt này, nếu có, không phải do bẩm sinh hay tiến hóa, mà chủ yếu là do các yếu tố văn hóa và xã hội.39 Trong các nền văn hóa mà nam và nữ có cơ hội khám phá môi trường xung quanh như nhau, sự khác biệt về khả năng định vị gần như biến mất.35 Lĩnh vực
    khoa học thần kinh văn hóa (cultural neuroscience) đang khám phá cách các giá trị và thực tiễn văn hóa định hình chức năng não bộ, cho thấy rằng “khiếu” định hướng có thể được nuôi dưỡng hoặc kìm hãm bởi chính xã hội mà chúng ta đang sống.41

Luyện Tập “Cơ Bắp” Định Vị: Các Phương Pháp Khoa Học Để Cải Thiện Trí Nhớ Không Gian

Tin tốt là, vì khả năng định vị có tính mềm dẻo, chúng ta hoàn toàn có thể rèn luyện và cải thiện nó. Dưới đây là các phương pháp đã được khoa học chứng minh.

Các bài tập cho não bộ: Từ trò chơi đến kỹ năng mới

Việc thử thách trí não với các hoạt động đòi hỏi tư duy không gian là một cách hiệu quả để tăng cường các kết nối thần kinh liên quan.

  • Trò chơi giải đố và chiến thuật: Các trò chơi như ghép hình (jigsaw puzzles), khối Rubik, và cờ vua đòi hỏi khả năng xoay vật thể trong tâm trí (mental rotation) và lập kế hoạch không gian, những kỹ năng cốt lõi cho việc định vị.43
  • Trò chơi điện tử (Video Games): Không phải tất cả các trò chơi đều như nhau. Các trò chơi thế giới mở 3D như Minecraft, nơi người chơi phải tự xây dựng và khám phá môi trường, đã được chứng minh là giúp cải thiện chức năng hồi hải mã.46 Các trò chơi suy luận không gian như
    GeoGuessr, yêu cầu người chơi xác định vị trí của mình trên thế giới chỉ dựa vào các manh mối hình ảnh, cũng là một bài tập tuyệt vời cho việc đọc bản đồ và ước tính khoảng cách.46 Các trò chơi hành động cũng có thể giúp tăng cường sự chú ý không gian-thị giác.48
  • Học một kỹ năng mới: Việc học một kỹ năng phức tạp như chơi một loại nhạc cụ hoặc một ngôn ngữ mới sẽ kích thích não bộ tạo ra các kết nối thần kinh mới, giúp cải thiện chức năng trí nhớ nói chung và có lợi cho cả trí nhớ không gian.43

Vận động thể chất: Chìa khóa vàng cho sức khỏe não bộ

Tập thể dục không chỉ tốt cho cơ thể mà còn là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để tăng cường sức khỏe não bộ.

  • Đi một con đường mới: Một trong những cách đơn giản nhất để kích hoạt hệ thống GPS của não là phá vỡ thói quen. Thay vì luôn đi theo một lối mòn quen thuộc, hãy thử đi một con đường mới khi đi bộ, đạp xe hoặc lái xe.43 Hành động này buộc não bộ phải ngừng chế độ “lái tự động” và tích cực cập nhật bản đồ nhận thức, tạo ra các kết nối thần kinh mới.
  • Chạy định hướng (Orienteering): Đây là môn thể thao kết hợp hoàn hảo giữa vận động thể chất cường độ cao và thử thách nhận thức.37 Người tham gia sử dụng bản đồ và la bàn để di chuyển qua các điểm kiểm soát trong một địa hình xa lạ. Nghiên cứu cho thấy chạy định hướng mang lại lợi ích kép: (1) Vận động mạnh làm tăng nồng độ
    Yếu tố Dinh dưỡng thần kinh có nguồn gốc từ não (BDNF), một loại protein được ví như “phân bón” cho não, thúc đẩy sự phát triển và sống còn của tế bào thần kinh.51 (2) Việc phải liên tục định vị và lập kế hoạch đường đi trực tiếp rèn luyện và tăng cường trí nhớ không gian. Sự kết hợp này được chứng minh là hiệu quả hơn so với chỉ tập thể dục đơn thuần.37

Tắt GPS và xây dựng bản đồ nhận thức của riêng bạn

Trong thế giới hiện đại, chúng ta ngày càng phụ thuộc vào các ứng dụng chỉ đường. Mặc dù tiện lợi, sự phụ thuộc này có thể làm suy yếu khả năng định vị bẩm sinh của chúng ta.37

Hãy thử một thử thách đơn giản: lần tới khi bạn đến một địa điểm mới, thay vì bật GPS ngay lập tức, hãy dành vài phút để nghiên cứu bản đồ trước. Cố gắng hình thành một hình ảnh tinh thần về lộ trình, ghi nhớ các cột mốc quan trọng. Sau đó, hãy cất điện thoại đi và thử tự mình điều hướng. Việc này có thể khó khăn lúc đầu, nhưng nó sẽ kích hoạt và rèn luyện các mạch thần kinh trong hồi hải mã và vỏ não hồi trong của bạn. Đây là một thử thách thú vị mà bạn có thể thử ngay hôm nay. Tại nhungdieuthuvi.com, chúng tôi luôn khuyến khích độc giả áp dụng khoa học vào cuộc sống để khám phá những khả năng tiềm ẩn của bản thân.

Khi “GPS” Não Bộ Gặp Trục Trặc: Mối Liên Hệ Sâu Sắc Với Bệnh Alzheimer

Hệ thống định vị của não bộ không chỉ quan trọng cho việc di chuyển hàng ngày mà còn là một chỉ báo nhạy cảm về sức khỏe não bộ. Sự suy giảm chức năng của nó có mối liên hệ sâu sắc với các bệnh thoái hóa thần kinh, đặc biệt là bệnh Alzheimer.

Mất phương hướng – Một trong những dấu hiệu sớm nhất

Trong khi suy giảm trí nhớ thường được coi là triệu chứng tiêu biểu của bệnh Alzheimer (AD), việc mất phương hướng không gian—bị lạc ngay cả ở những nơi quen thuộc—thường là một trong những dấu hiệu xuất hiện sớm nhất, đôi khi trước cả các vấn đề về trí nhớ.53

Nguyên nhân nằm ở chính bản chất của căn bệnh. Bệnh Alzheimer được đặc trưng bởi sự tích tụ của các mảng protein bất thường (amyloid-beta) và các đám rối sợi thần kinh (tau) trong não.56 Quá trình bệnh lý này không xảy ra ngẫu nhiên mà thường bắt đầu ở

thùy thái dương giữa (medial temporal lobe), tấn công trực tiếp vào vỏ não hồi trong và hồi hải mã—trung tâm của hệ thống GPS não bộ.58

Các nghiên cứu trên mô hình động vật mắc bệnh Alzheimer đã chỉ ra rằng chức năng của các tế bào lưới trong vỏ não hồi trong bị phá vỡ trước cả khi các mảng amyloid hình thành rộng rãi.62 Sự gián đoạn sớm này sau đó lan sang hồi hải mã, làm suy giảm chất lượng của các tế bào nơi chốn và phá vỡ bản đồ nhận thức.61 Do đó, khả năng định vị suy yếu không chỉ là một triệu chứng, mà còn là một cửa sổ nhìn vào những thay đổi bệnh lý đang diễn ra ở cấp độ tế bào trong giai đoạn đầu của bệnh. Việc nhận biết và đánh giá sự thay đổi này có thể mang lại giá trị chẩn đoán to lớn, giúp phát hiện bệnh sớm hơn nhiều so với các phương pháp truyền thống.

Công nghệ mới và tương lai của chẩn đoán sớm

Hiểu biết sâu sắc về mối liên hệ giữa hệ thống định vị và bệnh Alzheimer đang thúc đẩy những đổi mới mang tính cách mạng trong chẩn đoán và điều trị.

  • Chẩn đoán sớm bằng Thực tế ảo (VR): Các nhà khoa học đang phát triển các bài kiểm tra định vị bằng thực tế ảo (VR).53 Trong các bài kiểm tra này, những người tham gia (đặc biệt là những người có nguy cơ cao về di truyền hoặc lối sống) được yêu cầu điều hướng trong một môi trường ảo. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng những người có nguy cơ mắc bệnh Alzheimer cho thấy sự suy giảm rõ rệt trong các bài kiểm tra VR này, nhiều năm hoặc thậm chí nhiều thập kỷ trước khi các triệu chứng khác xuất hiện.53 Công nghệ này hứa hẹn sẽ trở thành một công cụ sàng lọc sớm, không xâm lấn và nhạy bén.
  • Mục tiêu điều trị mới: Thay vì chỉ tập trung vào việc loại bỏ các mảng amyloid, các nhà nghiên cứu đang khám phá các liệu pháp nhắm vào việc phục hồi chức năng của mạch thần kinh hồi hải mã-vỏ não hồi trong. Một trong những hướng đi hứa hẹn nhất là Kích thích não sâu (Deep Brain Stimulation – DBS).68 Bằng cách cấy các điện cực nhỏ để kích thích các vùng não cụ thể, DBS đã cho thấy tiềm năng trong việc cải thiện hoặc phục hồi chức năng trí nhớ ở các mô hình động vật và các thử nghiệm ban đầu trên người đối với các tổn thương não và bệnh thoái hóa thần kinh.70

Kết Luận: Điều Hướng Cuộc Sống Khoa Học Hơn

Từ những suy tư của Immanuel Kant về bản chất của không gian, qua những con chuột thông minh trong mê cung của Edward Tolman, đến khám phá đoạt giải Nobel về tế bào nơi chốn và tế bào lưới, chúng ta đã có một cái nhìn sâu sắc về một trong những hệ thống kỳ diệu nhất của tạo hóa: GPS sinh học của não bộ. Đây không phải là một hệ thống tĩnh, được lập trình sẵn và không thể thay đổi. Ngược lại, nó là một minh chứng sống động cho tính mềm dẻo của não bộ—một “cơ bắp” nhận thức có thể được rèn luyện, tăng cường thông qua kinh nghiệm, thử thách và một lối sống năng động.

Việc hiểu và trân trọng hệ thống này không chỉ mang lại sự thán phục trước sự phức tạp của chính chúng ta, mà còn mở ra những con đường thực tiễn để sống một cuộc sống khoa học và khỏe mạnh hơn. Bằng cách chủ động thử thách khả năng định vị của mình và nhận biết các dấu hiệu suy giảm sớm, chúng ta không chỉ trở thành những nhà điều hướng tốt hơn trong không gian vật lý, mà còn là những người quản lý chủ động hơn cho sức khỏe của chính bộ não mình. Hành trình khám phá bộ não sẽ không bao giờ kết thúc, và nhungdieuthuvi.com sẽ luôn đồng hành cùng bạn trên con đường đó.

Khuyến nghị thực tiễn

Dựa trên những phân tích khoa học, đây là hai khuyến nghị bạn có thể áp dụng để sống khỏe mạnh và khoa học hơn:

  1. Thách thức ‘GPS’ của bạn hàng tuần: Thay vì luôn đi theo lối mòn, hãy chủ động chọn một con đường mới để đi bộ, đạp xe hoặc lái xe. Thử sức với các hoạt động đòi hỏi tư duy không gian như chơi game 3D, chơi cờ, hoặc tham gia một buổi chạy định hướng (orienteering). Việc này không chỉ rèn luyện não bộ mà còn tăng cường sản xuất BDNF, giúp các tế bào thần kinh khỏe mạnh hơn.
  2. Tích hợp Đa giác quan & Chú ý: Hãy trở thành một nhà thám hiểm trong chính môi trường của bạn. Khi đến một nơi mới, hãy tắt GPS và dành vài phút quan sát, ghi nhớ các cột mốc (landmark) nổi bật. Sử dụng nhiều giác quan hơn: chú ý đến âm thanh, mùi hương đặc trưng của nơi đó. Việc tạo ra một bản đồ nhận thức đa giác quan, phong phú sẽ giúp củng cố trí nhớ không gian và làm cho trải nghiệm của bạn sâu sắc hơn.

Nguồn trích dẫn

  1. Nghiên cứu hệ thống định vị của não đoạt giải Nobel Y học – Báo Nhân Dân, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://nhandan.vn/nghien-cuu-he-thong-dinh-vi-cua-nao-doat-giai-nobel-y-hoc-post214988.html
  2. Vinh danh giải Nobel Y học 2014 | VOV.VN, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://vov.vn/the-gioi/vinh-danh-giai-nobel-y-hoc-2014-356313.vov
  3. Scientific Background: The Brain’s Navigational Place and Grid Cell System – Nobel Prize, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/advanced-medicineprize2014.pdf
  4. www.reddit.com, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.reddit.com/r/askphilosophy/comments/1cb6uo7/why_does_kant_say_that_space_can_only_be_known_a/#:~:text=Space%20is%20a%20priori%20for,contact%20with%20as%20appearing%20spatially.
  5. Explain Why Kant Believes That Space Is A Priori Intuition | Cram, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.cram.com/essay/Explain-Why-Kant-Believes-That-Space-Is/B05DDF31F6605F6C
  6. What is Space? Kant defines space as an a priori intuition that is built into the subjective constitution of our mind – Selina Xu, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://selinaxu.com/wp-content/uploads/2019/07/phil-129-midterm-1.pdf
  7. Clearing up Kant’s meaning of space and time as a priori forms of intuition – Reddit, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.reddit.com/r/askphilosophy/comments/utkdq0/clearing_up_kants_meaning_of_space_and_time_as_a/
  8. Uncovering the Insights: Tolman’s Rat Experiments in Psychology, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://psychologyfanatic.com/tolmans-rat-experiments/
  9. Latent Learning In Psychology and How It Works, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.simplypsychology.org/tolman.html
  10. Psych in Real Life: Latent Learning | Introduction to Psychology, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://courses.lumenlearning.com/waymaker-psychology/chapter/psych-in-real-life-latent-learning/
  11. Hippocampal cellular activity: A brief history of space – PMC – PubMed Central, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC33842/
  12. Placing hippocampal single-unit studies in a historical context – The University of Texas at Dallas, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.utdallas.edu/~tres/spatial/Best2.pdf
  13. The Hippocampus as a Cognitive Map: The Book – BrainFacts, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.brainfacts.org/brain-anatomy-and-function/anatomy/2014/the-hippocampus-as-a-cognitive-map-the-book
  14. Kích thước của những bộ phận não liên quan đến nguy cơ sa sút trí tuệ – Vinmec, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.vinmec.com/vie/bai-viet/kich-thuoc-cua-nhung-bo-phan-nao-lien-quan-den-nguy-co-sa-sut-tri-tue-vi
  15. Vùng hải mã trong não và sự ghi nhớ của não bộ, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://nhathuoclongchau.com.vn/bai-viet/vung-hai-ma-trong-nao-va-su-ghi-nho-cua-nao-bo.html
  16. Hồi hải mã | BvNTP – Bệnh viện Nguyễn Tri Phương, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://bvnguyentriphuong.com.vn/bac-si-tu-van/hoi-hai-ma-la-gi-vai-tro-cua-hoi-hai-ma
  17. John O’Keefe, May-Britt Moser, And Edvard Moser Win 2014 Nobel Prize In Physiology Or Medicine – C&EN, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://cen.acs.org/articles/92/web/2014/10/John-OKeefeBritt-Moser-Edvard-Moser.html
  18. Analysis for Science Librarians of the 2014 Nobel Prize in Physiology or Medicine: The Life and Work of John O’Keefe, Edvard – Mountain Scholar, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://mountainscholar.org/bitstreams/4b189d6a-143a-4bc1-bc3e-63b67d6cbc17/download
  19. Place cell – Wikipedia, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Place_cell
  20. Place Cells, Grid Cells, Attractors, and Remapping – PMC, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3216289/
  21. Place Cells, Grid Cells, and Memory – PMC – PubMed Central, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4315928/
  22. Place Cells, Grid Cells, and the Brain’s Spatial Representation System – Annual Reviews, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.neuro.31.061307.090723
  23. Grid Cells and Place Cells: An Integrated View of their Navigational and Memory Function – PMC – PubMed Central, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4679502/
  24. What do grid cells contribute to place cell firing? | Barry Lab, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://barry-lab.com/wp-content/uploads/2018/12/Bush-Barry-Burgess-2014-What-do-grid-cells-contribute-to-place-cell-firing.pdf
  25. London taxi drivers: A review of neurocognitive studies and an exploration of how they build their cognitive map of London – ResearchGate, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.researchgate.net/publication/357109380_London_taxi_drivers_A_review_of_neurocognitive_studies_and_an_exploration_of_how_they_build_their_cognitive_map_of_London
  26. Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers – PNAS, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.070039597
  27. London taxi drivers: A review of neurocognitive studies and an exploration of how they build their cognitive map of London – PubMed, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34914151/
  28. Why Do Taxi Drivers Have a Lower Risk of Alzheimer’s? – Time Magazine, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://time.com/7206222/taxi-drivers-alzheimers-disease-christopher-worsham-anupam-jena/
  29. Navigation-Related Structural Changes in The Hippocampi of Taxi Drivers | PDF – Scribd, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.scribd.com/document/432333950/Maguire
  30. Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers – PubMed, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10716738/
  31. (PDF) Navigation-Related Structural Change in the Hippocampi of Cab Drivers, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.researchgate.net/publication/12598624_Navigation-Related_Structural_Change_in_the_Hippocampi_of_Cab_Drivers
  32. Key Study: London Taxi Drivers vs. Bus Drivers (Maguire, 2006) | IB Psychology, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.themantic-education.com/ibpsych/2019/02/01/key-study-london-taxi-drivers-vs-bus-drivers-maguire-2006/
  33. Phenotypic and genetic evidence for a unifactorial structure of spatial abilities – PMC, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5347574/
  34. Genetic Mapping of Variation in Spatial Learning in the Mouse | Journal of Neuroscience, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.jneurosci.org/content/23/6/2426
  35. Dark and Magical Places: The Neuroscience of Navigation, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://nextbigideaclub.com/magazine/dark-magical-places-neuroscience-navigation-bookbite/31787/
  36. Spatial navigation and memory: A review of the similarities and differences relevant to brain models and age – PubMed Central, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10083890/
  37. Dementia fighter: How orienteering helps the brain – Brighter World, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://brighterworld.mcmaster.ca/articles/dementia-fighter-how-orienteering-helps-the-brain/
  38. Finding Our Way: The Science of Wayfinding | Center for Humans & Nature, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://humansandnature.org/finding-our-way-the-science-of-wayfinding/
  39. Are Men Naturally Better Navigators Than Women? Study Disproves Old Belief | IFLScience, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.iflscience.com/are-men-naturally-better-navigators-than-women-study-disproves-old-belief-72495
  40. Still little evidence sex differences in spatial navigation are evolutionary adaptations. Scientists conclude that sex differences in spatial ability are more likely due to experiential factors and/or unselected biological side effects, rather than functional outcomes of natural selection. : r/science – Reddit, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.reddit.com/r/science/comments/199274b/still_little_evidence_sex_differences_in_spatial/
  41. Cultural Neuroscience – PMC – PubMed Central, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3714113/
  42. Modularity and the Cultural Mind: Contributions of Cultural Neuroscience to Cognitive Theory – PMC – PubMed Central, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3661285/
  43. Các bài tập trí não: 13 cách để tăng cường trí nhớ, khả năng tập trung và kỹ năng tinh thần, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.vinmec.com/vie/bai-viet/cac-bai-tap-tri-nao-13-cach-de-tang-cuong-tri-nho-kha-nang-tap-trung-va-ky-nang-tinh-vi
  44. Spatial Awareness Exercises – Your Therapy Source, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.yourtherapysource.com/blog1/2022/12/19/spatial-awareness-exercises/
  45. 9 Everyday Activities to Increase Your Spatial Intelligence | ArchDaily, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.archdaily.com/806402/9-everyday-activities-to-increase-your-spatial-intelligence
  46. How Map Exploration Games Improve Spatial Reasoning – Brain Games Publishing, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://brain-games.com/blogs/board-game-explorer/how-map-exploration-games-improve-spatial-reasoning
  47. brain-games.com, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://brain-games.com/en-us/blogs/board-game-explorer/how-map-exploration-games-improve-spatial-reasoning#:~:text=Boost%20Spatial%20Skills%3A%20Games%20like,analyzing%20environments%20and%20planning%20routes.
  48. Effect of Action Video Games on the Spatial Distribution of Visuospatial Attention – PMC – PubMed Central, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2896828/
  49. 13 cách cải thiện trí nhớ kém, suy giảm đơn giản hiệu quả, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://tamanhhospital.vn/cach-cai-thien-tri-nho/
  50. Các bài tập thể chất giúp tăng cường trí nhớ – medinet, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://bvquan5.medinet.gov.vn/chuyen-muc/cac-bai-tap-the-chat-giup-tang-cuong-tri-nho-cmobile14478-142237.aspx
  51. Orienteering combines vigorous-intensity exercise with navigation to improve human cognition and increase brain-derived neurotrophic factor – ResearchGate, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.researchgate.net/publication/380785205_Orienteering_combines_vigorous-intensity_exercise_with_navigation_to_improve_human_cognition_and_increase_brain-derived_neurotrophic_factor
  52. Want to Keep Your Memory Sharp? Try Orienteering – Fisher Center for Alzheimer’s Research Foundation, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.alzinfo.org/articles/prevention/want-to-keep-your-memory-sharp-try-orienteering/
  53. Poor spatial navigation could predict Alzheimer’s disease years before the onset of symptoms – University College London, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.ucl.ac.uk/news/2024/feb/poor-spatial-navigation-could-predict-alzheimers-disease-years-onset-symptoms
  54. Spatial and Temporal Disorientation – Eugeria, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://info.eugeria.ca/en/spatial-and-temporal-disorientation/
  55. Spatial disorientation in Alzheimer’s disease – Neurology.org, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.neurology.org/doi/10.1212/WNL.61.11.1491
  56. What is Alzheimer’s Disease? Symptoms & Causes | alz.org, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.alz.org/alzheimers-dementia/what-is-alzheimers
  57. Alzheimer’s Disease: Symptoms & Treatment – Cleveland Clinic, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://my.clevelandclinic.org/health/diseases/9164-alzheimers-disease
  58. Impairment of entorhinal cortex network activity in Alzheimer’s disease – Frontiers, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.frontiersin.org/journals/aging-neuroscience/articles/10.3389/fnagi.2024.1402573/full
  59. Spatial memory deficits in Alzheimer’s disease and their connection to cognitive maps’ formation by place cells and grid cells – Frontiers, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.frontiersin.org/journals/behavioral-neuroscience/articles/10.3389/fnbeh.2022.1082158/full
  60. Entorhinal cortex dysfunction in Alzheimer’s disease – PMC, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9877178/
  61. Hippocampal place cell dysfunction and the effects of muscarinic M1 receptor agonism in a rat model of Alzheimer’s disease – PubMed Central, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6133736/
  62. Grid cells and the spatial memory deficit in Alzheimer’s disease, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://douglas.research.mcgill.ca/news/grid-cells-and-spatial-memory-deficit-alzheimers-disease/
  63. Disruption of the grid cell network in a mouse model of early Alzheimer’s disease, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.researchgate.net/publication/358657383_Disruption_of_the_grid_cell_network_in_a_mouse_model_of_early_Alzheimer’s_disease
  64. Place cell firing correlates with memory deficits and amyloid plaque burden in Tg2576 Alzheimer mouse model | PNAS, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0802908105
  65. Virtual navigation tested on a mobile app is predictive of real-world wayfinding navigation performance – PubMed, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30883560/
  66. Smart Health System to Detect Dementia Disorders Using Virtual Reality – PMC, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8307494/
  67. Detecting navigational deficits in cognitive aging and Alzheimer disease using virtual reality – PubMed, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18794491/
  68. Deep Brain Stimulation for Enhancement of Learning and Memory – PMC, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4445933/
  69. Could Deep Brain Stimulation Restore Memory After Brain Injury? – QPS, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://www.qps.com/2023/06/28/could-deep-brain-stimulation-restore-memory-after-brain-injury/
  70. Deep Brain Stimulation for Brain Injury Rehab: Do Benefits Continue After Neurostimulation Stops? – Consult QD, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://consultqd.clevelandclinic.org/deep-brain-stimulation-for-brain-injury-rehab-do-benefits-continue-after-neurostimulation-stops
  71. The Paradoxical Effect of Deep Brain Stimulation on Memory – PMC, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6961776/
  72. Early Entorhinal-Hippocampal Vulnerability and Recovery in Alzheimer’s Disease, truy cập vào tháng 6 28, 2025, https://brainresilience.stanford.edu/our-science/funded-projects/early-entorhinal-hippocampal-vulnerability-and-recovery-alzheimers-disease

Bình luận bằng Facebook

comments

BÀI VIẾT LIÊN QUANXEM THÊM