Cơ chế bù trừ giác quan và sự diệu kỳ của não bộ

Cơ thể của chúng ta là một hệ thống phức tạp với nhiều chức năng mà có thể bạn không ngờ tới. Dưới đây là cơ chế bù trừ giác quan và sự kỳ diệu của nó mà nhiều người chưa biết đến.

Trong khi lọc cảm giác không điển hình có liên quan đến độ nhạy cảm giác quan, không phải tất cả dữ liệu cảm giác không được lọc đều sẽ kích hoạt độ nhạy cảm. Bạn còn nhớ những âm thanh khi đánh máy không? Nhiều người không đặc biệt nhạy cảm với bất kỳ âm thanh nào trong số chúng. Tuy nhiên, họ tự nhiên nghe và rất khó để không nghe chúng nữa, nhưng họ không có phản ứng căng thẳng sinh học nào với chúng. Khi làm việc trong môi trường đánh máy nhiều năm, họ sẽ dần quen với việc có rất nhiều dữ liệu âm thanh không liên quan liên tục vang lên trong não và cảm thấy bình thường, thậm chí còn đặc biệt quen thuộc với âm thanh đặc trưng nào đó.

Một ví dụ khác khi bạn bừng tỉnh lúc nửa đêm, mọi vật xung quanh yên lặng và bạn có thấy thính giác của mình tự nhiên nhạy cảm lạ thường không? Bạn có thể nghe thấy mọi tiếng động dù là nhỏ nhất, từ âm thanh cọt kẹt khe khẽ phát ra trong hốc giường buồng bên cạnh nơi những chú mọt đang miệt mài thưởng thức “bữa ăn đêm”, cho đến tiếng xào xạc mềm mại của từng tán lá cây bên ngoài ô cửa sổ khi những cơn gió nhẹ nhàng lướt quá. Có thể màn đêm yên tĩnh khiến chúng ta dễ dàng nghe thấy được những tiếng động nhỏ hơn? Đúng, nhưng chỉ là một phần. Trên thực tế, khi bạn mất đi một giác quan, hay đơn giản là giác quan đó tạm ngừng hoạt động, não bộ sẽ “ra lệnh” cho những giác quan còn lại “tăng năng suất”, khiến các giác quan này trở nên nhạy cảm hơn. Nếu vẫn còn bán tín bán nghi, ngay bây giờ, bạn hãy thử cắm tai nghe, mở một bản nhạc yêu thích, nhắm mắt lại và cảm nhận thật kỹ xem có phải bản nhạc đó dường như “chi tiết” và “đầy nhạc tính” hơn không. Nếu để ý bạn sẽ thấy mỗi khi “thẩm âm”, con người ta thường có xu hướng nhắm mắt để nghe và cảm nhận tốt hơn. Đó hoàn toàn là một quy trình tự nhiên và kỳ diệu của cơ thể con người.

• Không cần đến bệnh viện vẫn có thể chẩn đoán bệnh viêm tai giữa cho trẻ em giữa bằng ứng dụng điện thoại thông minh

Giác quan và cơ chế bù trừ

Đi sâu hơn vào vấn đề, có không ít nghiên cứu khoa học thực hiện với những người bị thiếu hụt cảm giác, giác quan trong thời gian dài, chẳng hạn như mù hoặc điếc, dường như đều ủng hộ quan niệm trên. Những người kém may mắn mất năng lực thị giác từ khi mới sinh ra thực sự có thể cảm nhận và nghe thấy mọi thứ một cách nhạy cảm hơn so với người bình thường và trong nhiều trường hợp, khả năng vượt trội này còn đóng vai trò như một sự bù đắp rõ ràng cho khiếm khuyết về thị giác.

• Nâng cao hiệu quả đánh giá tình trạng bệnh trầm cảm bằng các mô hình AI

Phân tích dữ liệu đầu vào đối với chức năng não bộ có thể giải thích cho nguồn gốc của những “siêu năng lực giác quan” này. Khi một trong những nguồn thu thập dữ liệu đầu vào chính (giác quan) cho não bị mất chức năng, vùng não có nhiệm vụ hỗ trợ cho giác quan đó sẽ không “ngồi chơi xơi nước”, mà chuyển sang hỗ trợ cho hoạt động của các vùng quản lý giác quan còn lại. Điều này có thể thường xuyên xảy ra tương đối linh hoạt giữa các hệ thống giác quan. Chẳng hạn như với người mù, phần não bộ phụ trách hoạt động thị giác có thể hỗ trợ linh hoạt cho bộ phận phụ trách thính giác hoặc xúc giác, tùy thuộc vào từng tình huống cụ thể. Tuy nhiên, hiện tượng tương tự cũng hoàn toàn có thể xảy ra trong nội bộ từng vùng giác quan. Chẳng hạn như vùng não kiểm soát hoạt động của bàn tay đã bị cắt cụt sẽ có thể hỗ trợ cho bàn tay còn lại, khiến nó trở nên nhạy cảm hơn trong từng hoạt động, hoặc thậm chí chính phần còn lại của cánh tay bị cắt cụt cũng sẽ nhạy cảm hơn. Từ lâu, các nhà khoa học đã cho rằng việc có nhiều không gian não hơn đồng nghĩa với thực tế sẽ có nhiều khả năng xử lý hơn và vì thế, sức mạnh nhận thức cũng theo đó được nâng cao.

• Các nhà khoa học phát triển máy quét não giống như mũ bảo hiểm

Mặc dù từ trước đến nay quan điểm này vẫn đạt được sự đồng thuận cực cao trong toàn lĩnh vực y học nói chung và đối với ngành khoa học nghiên cứu cơ thể người nói riêng, thế nhưng một vài tranh cãi đã bất ngờ nổ ra trong vài năm trở lại đây với những ý kiến phản bác, và một bài báo công bố trên Tạp chí Tâm lý học Thực nghiệm (Journal of Experimental Psychology) với tiêu đề: “Blocking Tactile Input to One Finger Using Anaesthetic Enhances Touch Perception and Learning in Other Fingers” (tạm dịch: Hạn chế dữ liệu đầu vào xúc giác từ một ngón tay bằng cách sử dụng thuốc gây mê giúp tăng cường khả năng cảm nhận ở những ngón tay khác), đã được đưa ra để giải thích cho mọi mâu thuẫn. Xin được nêu ra đây một vài vấn đề chính.

Sự mâu thuẫn

• Các nhà nghiên cứu IBM phân tích cấu trúc tế bào ung thư vú bằng AI

Một lý do đằng sau những tranh cãi gần đây là việc sự tăng cường nhạy cảm về mặt giác quan ở những người mù có thể chỉ đơn giản là do sự phụ thuộc nhiều hơn của họ vào các giác quan còn lại như xúc giác, và đồng thời tăng khả năng tiếp xúc với sự phân biệt xúc giác tốt hơn, chẳng hạn như học chữ nổi. Thật vậy, các nhà khoa học đã từng có thể đào tạo những người có năng lực thị giác nguyên vẹn nhưng vẫn sở hữu khả năng phân biệt chữ nổi ấn tượng tương tự như những người khiếm thị cũng được đào tạo đầy đủ. Như vậy, chưa thể khẳng định chắc chắn rằng những người khiếm thị có thể sử dụng năng lực quản lý thị giác trong não bộ của họ để bổ trợ thêm cho năng lực quản lý xúc giác.

Một số nghiên cứu khác cũng không tìm thấy bằng chứng về việc sự thiếu hụt giác quan giúp thúc đẩy khả năng nhận thức cảm giác ở từng khu vực cụ thể, ví dụ như phần chi sau khi bị cắt cụt. Vậy thì sự thật ở đây là gì?

Cuộc thí nghiệm trên những đầu ngón tay

Để tìm hiểu sâu hơn, các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm nguyên nhân gây ra sự thiếu hụt cảm giác tạm thời trong một nhóm tình nguyện viên và so sánh kết quả với những người thuộc nhóm đối chứng - tổng cộng 36 người tham gia. Bằng việc sử dụng loại thuốc gây tê đơn giản - Lidocaine, một loại thuốc tê nhẹ thường được sử dụng trong các phòng khám nha khoa - các nhà khoa học đã vô hiệu hóa hoàn toàn khả năng cảm giác và nhận thức chuyển động trên một ngón tay của những người tham gia. Thuốc gây tê được sử dụng hai lần (vào những ngày liên tiếp), và kéo dài khoảng 2 giờ.

• Nâng cao hiệu quả đánh giá tình trạng bệnh trầm cảm bằng các mô hình AI

Các nhà khoa học đã nhận thấy rằng quãng thời gian thiếu hụt nhận thức giác quan rất ngắn trên một ngón tay lại có thể dẫn đến những cải thiện đáng kể về khả năng nhận thức giác quan của các ngón tay liền kề. Nói cách khác, các ngón tay tiếp giáp trực tiếp với ngón tay bị gây tê đã trở nên nhạy cảm hơn đáng kể. Kết quả này hoàn toàn hợp lý khi đối chiếu với một thí nghiệm khác được thực hiện trên loài động vật khá tương đồng với con người, đó là linh trưởng. Nghiên cứu trên các loài linh trưởng cho thấy rằng khi một ngón tay bị mất, các ngón tay lân cận sẽ “chiếm quyền sử dụng” vùng não bộ vốn trước đây được sử dụng để kiểm soát ngón tay bị mất.

Như vậy, kết quả nghiên cứu cho thấy não bộ sẽ ngay lập tức tăng cường nhận thức giác quan ở một trong những ngón tay còn lại, ưu tiên theo thứ tự liền kề - cho thấy sự thiếu hụt cảm giác ngắn hạn thực sự có thể mang lại lợi ích mang tính chức năng cho giác quan, mà không cần qua đào tạo thủ công.

• Các nhà khoa học dạy AI để chẩn đoán ung thư não

Hơn nữa, trong một thử nghiệm trên nhóm tình nguyện viên khác, các nhà khoa học cũng đã chỉ ra rằng việc vô hiệu hóa nhận thức giác quan trên ngón trỏ giúp tăng cường đáng kể hiệu quả của quy trình luyện tập giác quan áp dụng cho ngón giữa - tác dụng của nó mạnh mẽ và rõ rệt hơn trên bàn tay so với nhóm không được gây tê.

Phục hồi chức năng sau đột quỵ, tai biến, chấn thương và hơn thế nữa

Có thể nói kết quả thu được từ nghiên cứu trên không những có thể giúp giải quyết mâu thuẫn đã nêu, mà còn đặc biệt hữu ích trong vận dụng thực tiễn. Không giống như một số nghiên cứu trước đây, các nhà nghiên cứu hiện đã thực sự có thể chỉ ra rằng sự thiếu hụt giác quan có những tác động khác nhau và hoàn toàn có thể được sử dụng để tăng hiệu quả của việc rèn luyện giác quan sau những chấn thương nghiêm trọng như tai biến, liệt, hay đột quỵ…

Cụ thể hơn, kết quả này mang đến tiềm năng đầy hứa hẹn cho các hoạt động điều trị phục hồi chức năng sau tổn thương não. Ví dụ, chức năng cảm giác của bàn tay, hoặc thậm chí cánh tay bị ảnh hưởng sau một cơn đột quỵ có thể được cải thiện nhờ các liệu pháp hạn chế năng lực giác quan của bàn tay hoặc cánh tay đối diện không bị ảnh hưởng. Đồng thời điều này cũng giúp chỉ ra rằng liệu pháp khắc phục những bộ phận bị tổn thương sau đột quỵ đòi hỏi sự tham gia của cả những thành phần không bị ảnh hưởng. Nếu phương pháp này có thể được chứng minh mang lại hiệu quả cao, chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng kiến thức trên để tiếp tục thúc đẩy phát triển các liệu pháp chữa trị tối ưu hơn.

Vẫn còn nhiều điều cần làm sáng tỏ

Bên cạnh đó, nghiên cứu trên cũng có thể giúp trả lời một câu hỏi lớn hơn trong lĩnh vực khoa học thần kinh.

Tuy rằng kết quả nghiên cứu cho thấy tài nguyên não bộ có thể được phân bổ một cách linh hoạt theo phương thức giác quan, nghĩa là một ngón tay có thể sử dụng vùng não bộ của ngón tay khác để hỗ trợ năng nhận thức giác quan, thế nhưng vẫn chưa rõ liệu não bộ có thể học cách sử dụng lại một “khu vực” được thiết kế để hỗ trợ cho giác quan khác. Như vậy, các nhà khoa học vẫn chưa thể biết được liệu khu vực kiểm soát thị giác của não (giả sử) có thể được sử dụng cho mục đích hoàn toàn khác hay không. Các quan điểm mới cho thấy kiểu sắp xếp lại này có thể quá cực đoan và các vùng não bị giới hạn trong chức năng chung mà chúng được thiết kế ban đầu.

• Hạt nano từ tính được chế tạo để ngăn ngừa chảy máu bên trong

Mặc dù không ai có thể phủ nhận sự tồn tại của những thay đổi trong hoạt động của não bộ sau khi cơ thể đột ngột mất đi một chức năng giác quan, thế nhưng cũng không rõ liệu những thay đổi đó có hoàn toàn là một “chức năng” không, hay liệu nó có ảnh hưởng đến cách thức chúng ta di chuyển, suy nghĩ hoặc hành xử. Tuy nhiên, một điều có thể khẳng định, đó là chúng ta đang tiến gần hơn đến việc hiểu rõ các quy trình não bộ phức tạp, cho phép trải nghiệm giác quan mà mục đích cuối cùng sẽ vẫn không nằm ngoài việc cải thiện cuộc sống của con người.