Não bộ không chỉ là một mớ hóa chất

Những loại thuốc hiện đại dành cho bệnh thần kinh xử lý điều kiện hóa học của toàn não bộ, nhưng nhà sinh học thần kinh David Anderson tin vào một cách nhìn hơi khác biệt về cách não hoạt động. Ông chỉ ra rằng những nghiên cứu mới có khả năng dẫn tới những loại thuốc thần kinh đánh trúng đích hơn -- hoạt động tích cực hơn và ngăn ngừa tác dụng phụ. Ông làm việc này ra sao? Để bắt đầu, ông đã chọc tức một lũ ruồi giấm. (Quay tại TedxCaltech.)

Nào, hãy giơ tay lên
nếu bạn biết ai đó

trong chính gia đình
hay bạn bè của mình

đang mang một dạng
bệnh tâm thần nào đó.

Vâng. Tôi biết. Không ngạc nhiên.

Và hãy giơ tay lên
nếu bạn nghĩ rằng

nghiên cứu cơ bản trên
ruồi giấm không liên quan gì

đến việc tìm hiểu về bệnh
tâm thần ở người.

Phải rồi. Tôi cũng nghĩ vậy.
Và cũng không ngạc nhiên.

Tôi thấy mình có việc
để làm rồi đây.

Như ta đã nghe từ
Tiến sĩ Insel sáng nay,

các chứng rối loạn tâm thần như tự kỷ,
trầm cảm và tâm thần phân liệt

khiến người ta chịu đựng
cách khủng khiếp.

Những hiểu biết của ta
về cách điều trị chúng

cũng như về những cơ
chế căn bản của chúng

còn hạn chế hơn nhiều so với
các bệnh khác của cơ thể.

Hãy hình dung: trong năm 2013,

thập kỷ thứ hai
của thiên niên kỷ này,

nếu muốn chẩn đoán
xem mình có bị ung thư

và tới gặp bác sĩ,
quý vị sẽ nhận hình chụp xương,

kiểm tra sinh thiết và máu.

Trong năm 2013, nếu muốn
chẩn đoán bệnh trầm cảm,

tới gặp bác sĩ,
và quý vị nhận được gì?

Một bảng câu hỏi.

Một phần nguyên nhân
ở đây là do chúng ta vẫn mang

một quan điểm ngày càng
cổ hủ và bị đơn giản hóa

về cơ sở sinh học
của các chứng rối loạn tâm thần.

Chúng ta có xu hướng nhận định chúng --

theo kiểu mà báo chí
thường hay ủng hộ và phổ biến --

như những sự mất cân
về mặt hóa học trong não bộ,

như thể bộ não là một
túi súp chứa đầy các loại hóa chất

đầy dopamine, serotonin
và norepinephrine.

Quan điểm này bị ảnh hưởng
bởi một thực tế

là rất nhiều loại thuốc được kê
để điều trị các dạng rối loạn trên,

chẳng hạn như Prozac, hoạt động theo cách
biến đổi toàn bộ cấu trúc hóa học của não bộ

như thể bộ não
thật là một túi hóa chất.

Nhưng đó chắc chắn không thể
là giải pháp,

bởi trên thực tế những loại thuốc này
không thực sự mang lại tác dụng tích cực.

Nhiều người không muốn
sử dụng, hay ngừng sử dụng chúng,

bởi những tác dụng phụ bất ưng.

Những loại thuốc này
có rất nhiều tác dụng phụ

bởi việc sử dụng chúng để điều trị
một chứng rối loạn tâm thần phức tạp

cũng na ná việc bạn đang
cố gắng thay dầu động cơ của mình

bằng cách mở can dầu ra
rồi đổ tất cả dầu lên trên khối động cơ.

Một phần sẽ chảy nhỏ giọt
vào đúng vị trí,

nhưng phần lớn sẽ gây hại nhiều hơn.

Bây giờ, một quan điểm mới xuất hiện

như các bạn đã nghe từ Tiến sĩ Insel sáng nay,

đó là các chứng rối loạn
tâm thần trên thực tế là

những sự gây nhiễu
ở các mạch thần kinh

vốn điều đình cảm xúc, tâm trạng
và sự xúc động.

Khi nghĩ về sự tri nhận,

ta đồng nhất não bộ với một máy tính.
Điều đó không thành vấn đề.

Thật ra, việc so sánh
bộ não với một chiếc máy tính

còn đúng về mặt cảm xúc kia.

Chỉ là chúng ta
không nghĩ về nó theo cách đó.

Nhưng chúng ta biết ít hơn nhiều
về cơ sở mạch

của các chứng rối loạn tâm thần

bởi sự thống trị áp đảo

của giả thuyết về
sự mất cân bằng hóa học này.

Thực ra, không phải các hóa chất
là không quan trọng

ở các chứng rối loạn tâm thần.

Chỉ là chúng không ngập ngụa
trong não bộ như súp.

Thay vào đó, chúng được giải phóng
tại những vị trí rất cụ thể

và hoạt động trên
các khớp thần kinh cụ thể

để thay đổi dòng chảy
thông tin trong não.

Vì vậy nếu chúng ta
thực sự muốn hiểu

nền tảng sinh học
của các chứng rối loạn tâm thần,

chúng ta cần chỉ ra những
vị trí này trong bộ não

nơi những hóa chất này hoạt động.

Nếu không, chúng ta sẽ tiếp tục trút dầu
lên khắp bộ máy thần kinh

và gánh chịu hậu quả.

Bây giờ, để bắt đầu khắc phục
sự thiếu hiểu biết của mình

về vai trò của hóa học não bộ
trong các mạch não,

sẽ có ích nếu nghiên cứu cái mà
cánh nhà sinh học bọn tôi gọi là

"những sinh vật mẫu",

những loài động vật
như ruồi và chuột thí nghiệm,

những loài mà chúng tôi
có thể áp dụng những kỹ thuật về gen

để xác định về mặt phân tử

những lớp đặc biệt
của các tế bào thần kinh,

giống như quý vị đã nghe trong bài nói chuyện
của Allan Jones sáng nay.

Hơn thế nữa, một khi làm được điều đó,

chúng ta có thể kích hoạt
các tế bào thần kinh cụ thể

hoặc có thể phá hủy hay
ngăn chặn hoạt động của chúng.

Vậy nên, nếu ngăn chặn
một loại tế bào thần kinh cụ thể

rồi xác định hành vi bị ức chế của cá thể,

chúng ta có thể kết luận
rằng những tế bào thần kinh đó

là điều kiện cần cho hành vi trên.

Mặt khác, nếu kích hoạt một nhóm
các tế bào thần kinh,

rồi xác định được rằng nó
kích thích hành vi kia,

ta có thể kết luận rằng những tế bào đó
là điều kiện đủ cho hành vi trên.

Bằng phương pháp thử nghiệm này,

ta có thể rút ra
những mối quan hệ nhân-quả

giữa hoạt động của
các tế bào thần kinh cụ thể

trong các mạch cụ thể
và những hành vi cụ thể,

một điều cực kỳ khó,
nếu không nói là không thể,

để tiến hành
ngay bây giờ trên người.

Nhưng một sinh vật như
ruồi giấm, một sinh vật --

một sinh vật mẫu tuyệt vời

vì ruồi có não bộ nhỏ,

có thể có những hành vi
tinh vi và phức tạp,

sinh sản nhanh, và rẻ tiền.

Nhưng liệu một sinh vật như vậy

có thể dạy chúng ta về những trạng
thái tâm lí tương tự cảm xúc không?

Liệu chúng thậm chí có
trạng thái tương tự cảm xúc hay không?

Hay chúng chỉ là
những con robot số nhỏ bé?

Charles Darwin tin rằng
côn trùng có cảm xúc

và thể hiện cảm xúc qua hành vi,
như ông đã viết

trong một chuyên khảo năm 1872
về sự thể hiện cảm xúc ở người và động vật.

Và đồng nghiệp của tôi, Seymour Benzer -
tên một tổ chức - cũng tin vậy.

Seymour là người
đưa ruồi giấm vào sử dụng

như một cá thể mẫu
ở Caltech vào thập niên 60

để nghiên cứu về mối quan hệ
giữa gen và hành vi.

Seymour tuyển tôi vào Caltech
cuối thập niên 1980.

Tại đây, ông ấy là Jedi và
là giáo trưởng của tôi,

Seymour vừa dạy tôi yêu ruồi,

vừa dạy tôi chơi với khoa học.

Vậy tại sao chúng ta
lại hỏi câu hỏi này?

Tin rằng ruồi có trạng thái
tương tự cảm xúc là một chuyện

nhưng làm sao để khám phá xem
điều đó đúng hay không?

Ở người, chúng ta thường
suy luận về trạng thái cảm xúc,

bạn sẽ nghe về điều này sau,
từ biểu cảm khuôn mặt.

Nhưng làm điều này
với ruồi giấm thì hơi khó

(Cười)

Việc này giống như là
hạ cánh xuống sao Hỏa

và từ cửa sổ tàu vũ trụ

nhìn những gã đàn ông
màu xanh bu quanh con tàu

và tự hỏi, "Làm thế nào
tôi biết được

họ có cảm xúc hay không?"

Chúng ta làm gì được?
Không dễ dàng như vậy đâu.

Một trong những cách
ta có thể bắt đầu

là cố gắng tìm ra
vài nét đặc thù nói chung

hay tính chất của những
trạng thái tương tự cảm xúc

như ham muốn tình dục,
và xem ta có thể nhận dạng

bất cứ hành vi nào ở ruồi
biểu hiện vài trong số tính chất trên.

Và ba tính chất quan trọng
mà tôi nghĩ đến

là sự dai dẳng, sự tiệm tiến
của cường độ, và cực của cảm xúc.

Dai dẳng có nghĩa là
tồn tại lâu dài.

Chúng ta đều biết rằng
một cảm xúc tồn tại lâu hơn

chính cái kích thích
đã khơi mào nó.

Sự tiệm tiến của cường độ nghĩa là
"cảm xúc đó nghe nó thế nào".

Ta có thể tăng hoặc giảm
cường độ một cảm xúc.

Nếu quý vị hơi không vui,
thì khóe môi

sẽ trề xuống
và quý vị khịt mũi,

và nếu quý vị rất không vui,
nước mắt sẽ rơi trên má

và quý vị có thể khóc nức nở.

Cực cảm xúc nghĩa là cảm xúc
tốt hay xấu, tích cực hay tiêu cực.

Và chúng tôi thử xem
bọn ruồi có bị kích động

và biểu hiện loại hành vi
mà quý vị thấy trên màn ảnh

bằng cách dùng con ong cách ngôn
mà ta gặp ở bàn picnic,

tức là con ong cứ vo ve
quanh chiếc hamburger

càng đuổi càng bu,

và dường như cứ bị chọc tức.

Vậy là chúng tôi tạo
ra một thiết bị, gọi là puff-o-mat,

mà nhờ nó, có thể thổi những
luồng khí nhỏ vào bọn ruồi giấm

trong những ống nhựa
trên bàn thí nghiệm

và thổi bay bọn ruồi.

Cái chúng tôi học được,
là nếu thổi liên tiếp mấy lần

vào những con ruồi trong
chiếc puff-o-mat,

bọn ruồi sẽ trở nên hiếu động
theo một nghĩa nào đó

và tiếp tục vo ve một lúc
sau khi ngừng thổi khí

và mất một lúc mới dịu lại.

Vậy là chúng tôi đã định lượng
hành vi này

bằng cách sử dụng một phần mềm
theo dõi di động tùy chỉnh,

phát triển bởi Pietro Perona,

cộng tác viên của tôi, thuộc
đơn vị kỹ sư tại Caltech đây.

Và phép định lượng này cho thấy,

là khi kinh qua
những đợt phun khí này

lũ ruồi giấm đi vào
một loại trạng thái tăng động

dai dẳng, lâu dài,

và có phân độ nặng nhẹ.

Thôi càng nhiều, hay thổi càng mạnh,

khiến cho trạng thái tồn tại
trong quãng thời gian lớn hơn.

Thế rồi chúng tôi muốn
cố hiểu thêm

về cái đoán định
độ dài của trạng thái này.

Chúng tôi quyết định
dùng puff-o-mat

và thiết bị theo dõi tự động

để kiểm tra hàng trăm
mẻ ruồi đột biến

tìm xem có con nào phản ứng bất thường
với khí thổi vào không.

Đây là một điều tuyệt vời
về ruồi giấm.

Có những kho mà chúng ta
có thể gọi điện

và đặt cả trăm hũ chứa những con
ruồi có đột biến khác nhau

đưa vào máy xét nghiệm rồi tìm ra

gen bị đột biến.

Soi bằng máy xong,
chúng tôi tìm ra gen đột biến

khiến ruồi tốn rất nhiều
thì giờ để trấn tĩnh lại

sau những đợt thổi khí,

và khi kiểm tra gen
bị ảnh hưởng trong đột biến này,

chúng tôi thấy nó hóa ra
đã mã hóa một thụ thể dopamine.

Đúng rồi -- ruồi, như người, có dopamine

hóc-môn này tác động
lên não và khớp thần kinh của ruồi

qua cùng
những phân tử thụ thể

mà quý vị và tôi có.

Dopamine đóng một số
vai trò quan trọng trong não,

bao gồm khả năng tập trung,
sự tỉnh thức, sự tự khen,

và những rối loạn trong
hệ thống dopamine đã được liên kết

với một số rối loạn thần kinh,
bao gồm lạm dụng ma túy

bệnh Parkinson, bệnh
tăng động giảm chú ý (ADHD).

Trong di truyền học
có một cái hơi phản trực giác.

Ta có xu hướng cho rằng
chức năng của một thứ

là cái không xảy ra
khi ta loại bỏ thứ đó,

là cái ngược lại
với cái xảy ra khi ta cất bỏ nó.

Vậy là khi ta loại bỏ
thụ thể dopamine

và ruồi mất nhiều thì giờ
hơn để dịu xuống,

từ đó, ta suy ra chức năng
bình thường của thụ thể trên và dopamine

là khiến cho ruồi trấn tĩnh
nhanh hơn sau khi thổi khí.

Điều này lại gợi đến ADHD,

chứng được liên kết với những rối loạn
trong hệ thống dopamine ở người.

Quả thật, nếu tăng
lượng dopamine ở ruồi thường

bằng cách cho ăn cocaine

sau khi đã xin
giấy phép DEA đàng hoàng

— lạy Chúa tôi -- (Cười) —

chúng ta quả thật thấy
những con ruồi hít cocaine này

trấn tĩnh nhanh hơn
những con bình thường,

điều này cũng gợi ta nhớ
đến ADHD,

một bệnh thường được
chữa bằng những thuốc như Ritalin

những thuốc thực chất
hoạt động như cocaine.

Và tôi bắt đầu nhận ra
cái mà ban đầu

giống như một trò
chọc tức lũ ruồi giấm

lại có thể liên quan tới
một rối loạn tâm thần ở người.

Phép loại suy này
suy rộng được đến đâu?

Như nhiều quý vị biết,
những cá nhân bị ADHD

có những khuyết tật
trong học tập.

Điều này có đúng ở
những con ruồi đột biến kia không?

Đáng hoan nghênh thay,
câu trả lời là có.

Như Seymour đã chỉ ra
vào thập niên 1970,

ruồi, như những con chim biết hót
mà các bạn từng nghe

có khả năng học.

Ta có thể huấn luyện để ruồi
tránh một mùi (màu xanh trên màn ảnh),

nếu ta cặp mùi đó
với một cú sốc.

Và khi quý vị cho phép
những con ruồi này lựa chọn

giữa một ống chứa mùi
đi kèm với sốc và một mùi khác,

chúng sẽ tránh ống có mùi
màu xanh đi kèm với sốc.

Nếu làm thí nghiệm này với ruồi
có thụ thể dopamine đột biến

thì chúng không học đâu.
Kết quả học tập là không.

Chúng thi trượt CalTech.

Nghĩa là lũ ruồi có
hai điểm bất bình thường,

hay phenotip, như cánh
di truyền chúng tôi gọi tên,

mà ta thấy ở ADHD: sự tăng
động và thiểu năng học tập.

Có bất cứ quan hệ nhân-quả
nào giữa những phenotip này không?

Ở ADHD, người ta thường
giả định rằng sự tăng động

gây nên thiểu năng
trong học tập.

Trẻ không ngồi yên lâu được,
nên chẳng học gì.

Nhưng, có thể chính những
khiếm khuyết trong học tập

gây nên sự tăng động.

Vì không học được, trẻ tìm đến
những thứ khác để tự phân tán.

Khả năng cuối, đó là
chẳng có mối quan hệ nào

giữa khiếm khuyết học tập
và sự tăng động,

hai chứng này bị gây nên bởi
một cơ chế ngầm của ADHD.

Người ta lâu nay đã
thắc mắc về điều này

ở người, nhưng ta có thể
thử nghiệm trên ruồi.

Và cách làm là đào sâu
vào tâm trí

của ruồi và nhờ di truyền học
bắt đầu gỡ rối các mạch thần kinh.

Chúng tôi nhận những con ruồi
có đột biến ở thụ thể dopamine

và phục hồi, hay chữa,
thụ thể trên

bằng cách đưa một bản sao tốt
của gen quy định thụ thể dopamine

trở lại vào não ruồi.

Nhưng ở mỗi con, chúng tôi đưa gen trên
vào chỉ một số tế bào thần kinh nhất định,

không phải những
tế bào khác, rồi thử nghiệm

khả năng học tập và
sự tăng động ở mỗi cá thể.

Điều đáng kể là ta có thể phân tách
hoàn toàn hai mối bất bình thường này.

Nếu đưa bản sao tốt của gen
quy định thụ thể dopamine

vào cấu trúc ê-líp có
tên tổ hợp trung tâm này,

ruồi không tăng động nữa,
nhưng vẫn không học được.

Mặt khác, nếu đưa thụ thể
vào một cấu trúc khác

gọi là thể nấm,

ta giải quyết chứng khó học,
lũ ruồi học tốt,

nhưng vẫn tăng động.

Điều này cho thấy rằng
dopamine

không hề thấm đẫm não
lũ ruồi như súp.

Nói đúng hơn, hóc-môn này
quản lý hai chức năng khác biệt

ở hai mạch thần kinh
khác biệt,

lý do những con ruồi này
có hai vấn đề trên

là bởi cùng một thụ thể đang
quản lý hai chức năng khác nhau

thuộc về hai vùng khác nhau
trong não.

Điều này có đúng về
ADHD ở người hay không

chúng ta không biết,
nhưng những loại kết quả này

ít nhất phải khiến chúng ta
xem xét khả năng đó.

Những kết quả này thuyết phục
tôi và các đồng nghiệp hơn bao giờ hết

rằng não bộ không phải
là một túi đựng súp hóa chất,

và, là nhầm lẫn khi cố chữa
những rối loạn tâm lý phức tạp

bằng cách đơn thuần
thay đổi mùi vị của súp.

Điều chúng ta cần làm là áp dụng
kỹ nghệ và hiểu biết khoa học của mình

để thiết kế một dòng
liệu pháp mới

nhằm vào những tế bào
thần kinh và những vùng

trong não bộ bị ảnh hưởng
bởi những rối loạn tâm lí nhất định.

Nếu làm được điều đó, chúng ta
có thể chữa những rối loạn này

mà không gây ra những
tác dụng phụ bất ưng,

chỉ tra dầu vào
vào nơi cần thiết

trong động cơ thần kinh của mình.
Cảm ơn rất nhiều.