Bức tranh về trí não con người

Tiên phong trong phong trào chụp ảnh não, Nancy Kanwisher dùng máy quét fMRI để xem các hoạt động diễn ra bên trong não (thường là chính não của bà) và chia sẻ những gì bà và đồng nghiệp học được: Bộ não được cấu thành từ những bộ phận chuyên biệt và cả những "cỗ máy" chung chung. Một bất ngờ khác: Vẫn còn rất nhiều điều cho ta khám phá.

Hôm nay, tôi muốn kể với các bạn

về công trình được thực hiện

bởi nhiều nhà khoa học
trên toàn thế giới

để vẽ một bức tranh
về trí não con người.

Ý tưởng chính của công trình này là

tinh thần và trí não con người

không phải máy xử lí
với mục đích chung chung

mà là tổ hợp những bộ phận
vô cùng chuyên biệt,

mỗi bộ phận xử lí
một vấn đề cụ thể,

rồi kết hợp lại tạo thành

chúng ta, những con người,
những kẻ biết suy nghĩ.

Để hiểu rõ hơn ý tưởng này,

hãy tưởng tượng tình huống sau đây:

Bạn vào nhà trẻ đón con mình

Như mọi khi, có hàng tá đứa trẻ ở đó

mong ngóng được đón về.

nhưng lần này,

khuôn mặt chúng
giống nhau một cách kì lạ,

và bạn không nhận ra
đâu là con mình.

Bạn cần một cặp kính mới?

Hay bạn bị mất trí rồi?

Bạn lướt qua vài câu hỏi
thẩm định.

Không, bạn đang rất tỉnh táo.

và thị giác của bạn hoàn toàn ổn.

Mọi thứ nhìn đều bình thường,

trừ khuôn mặt của lũ trẻ.

Bạn có thể thấy những khuôn mặt,

nhưng chúng giống hệt nhau,

không chút quen thuộc,

dù chỉ việc thấy sợi
ruy-băng buộc tóc màu cam

là bạn tìm thấy con gái của mình.

Việc đột ngột mất khả năng
nhận diện khuôn mặt

xảy ra với nhiều người.

Nó gọi là chứng mất nhận thức mặt,

hậu quả của tổn thương

ở phần não riêng biệt.

Điều đáng ngạc nhiên là

chỉ có khả năng nhận diện mặt
bị tổn thương;

mọi thứ khác đều bình thường.

Mất khả năng nhận diện mặt
hay bệnh mù mặt

là một trong những thiếu hụt trí não

đáng kinh ngạc
có thể xảy ra sau tổn thương não.

Tập hợp những hội chứng này

từ lâu đã đặt giả thuyết

rằng trí não được phân thành
những bộ phận tách biệt,

nhưng nỗ lực khám phá
các bộ phận này

đạt được bước tiến dài

với phát minh công nghệ chụp ảnh não,

đặc biệt là MRI (Chụp cộng hưởng từ).

MRI cho phép bạn nhìn thấy nội quan

với độ phân giải cao,

tôi sẽ cho bạn thấy

một chuỗi hình ảnh
mặt cắt ngang từ MRI

của vài vật quen thuộc,

và khi lướt qua,

hãy thử đoán xem vật đó là gì.

Bắt đầu nào!

Không dễ chút nào!
Đó là bông atisô.

Được rồi, hãy thử một cái khác

bắt đầu từ dưới đáy lên đỉnh.

Bông cải xanh!
Đó là ngọn bông cải xanh.

Không đẹp sao?
Tôi yêu nó.

Rồi, cái khác.
Vâng, bộ não.

Thật ra là bộ não của tôi.

Ta đi đang qua từng lớp cắt
trong não.

Đó là phía trên mũi tôi
bên phải, và giờ

đi qua đây, chính ở đó.

Hình này đẹp,
tôi nói như vậy với mình,

nhưng nó chỉ cho thấy
phần giải phẫu học.

Bước tiến thật sự tuyệt vời
của hình ảnh chức năng

xảy ra khi nhà khoa học tìm cách

giúp hình ảnh thể hiện không chỉ
giải phẫu học mà còn hoạt động,

lúc các nơron truyền xung thần kinh.

Đây là cách nó hoạt động.

Não bộ giống như cơ bắp.

Khi hoạt động,

chúng cần tăng lưu thông máu để
cung cấp cho hoạt động đó,

may thay, việc lưu thông máu
ở não là cục bộ,

thế nên, nếu một bó nơron như ở đây

khởi động và
bắt đầu truyền xung thần kinh,

thì lưu lượng máu chỉ tăng chỗ đó.

MRI chức năng ghi nhận
việc tăng lưu thông máu này,

rồi tạo ra một tín hiệu MRI cao hơn

ở nơi có hoạt động não tăng.

Để giúp bạn dễ hình dung

cách hoạt động của
thí nghiệm MRI

và những gì có thể học
hoặc không học được từ đó,

tôi xin kể một nghiên cứu của mình.

Ta cần biết liệu có phần đặc biệt nào
của não giúp nhận diện khuôn mặt,

và có lí do để nghĩ rằng
nó tồn tại

dựa vào hiện tượng
mất nhận thức khuôn mặt

mà tôi miêu tả lúc nãy,

nhưng chưa ai đã nhìn thấy nó

ở một người bình thường,

nên chúng tôi bắt đầu tìm kiếm.

Tôi làm vật thí nghiệm đầu tiên.

Tôi đến máy quét, nằm xuống,

giữ đầu của mình càng yên càng tốt

trong khi nhìn chằm chằm vào ảnh
của những khuôn mặt như thế này

và những đồ vật như thế này

hàng giờ.

Suýt chạm đến
kỉ lục thế giới

về tổng số giờ trải qua trong
máy quét MRI,

tôi cần nói với bạn là
một trong những kĩ năng

đặc biệt quan trọng
trong nghiên cứu MRI

là nín đi vệ sinh.

(Tiếng cười)

Khi ra khỏi máy quét,

tôi phân tích nhanh các dữ liệu,

tìm bất kỳ phần nào trong não

tạo tín hiệu
khi nhìn khuôn mặt

cao hơn khi nhìn đồ vật,

và đây là những gì mà tôi đã thấy.

Hình ảnh này nhìn khá tệ
so với chuẩn của ngày hôm nay

Nhưng ở thời điểm đó,
tôi nghĩ nó đẹp.

Nó cho biết
vùng đó nằm ngay đây,

cái đốm nhỏ đó,

nó cỡ bằng quả ôliu

và nó nằm ở mặt đáy não của tôi

cách gần 3cm thẳng từ đúng chỗ đó.

Việc mà phần não đó của tôi làm

là tạo ra một phản ứng MRI cao hơn,

đó là hoạt động nơron cao hơn,

khi tôi nhìn các khuôn mặt

so với khi nhìn các đồ vật.

Thật tuyệt, thế làm sao
ta biết điều này là đúng?

Vâng, cách dễ nhất là

làm lại thí nghiệm lần nữa.

Nên tôi vào lại trong máy quét,

nhìn nhiều mặt và nhiều vật hơn

và thu được cũng cái đốm giống vậy,

và rồi thử nữa,

và lại lần nữa,

lần này qua lần khác,

và đó cũng là lúc

tôi quyết định tin rằng điều này là thật.

Dù vậy, có thể có điều gì đó kì lạ
trong não của tôi

và chẳng ai có một trong những thứ
giống vậy trong đó,

để tìm câu trả lời, chúng tôi quét máy
với nhiều người khác

và phát hiện ra rằng hầu như mọi người

đều có vùng nhỏ nhận thức khuôn mặt

ở một nơi tương tự
nằm lân cận trong não.

Câu hỏi tiếp theo là,

chức năng thực sự của nó là gì?

Có phải nó chỉ chuyên
nhận diện khuôn mặt?

Vâng, có thể là không?

Chắc nó hoạt động không chỉ với mặt
mà với bất kì bộ phận cơ thể nào khác.

Có thể nó phản ứng với bất cứ gì
thuộc về con người hay sự sống

hay bất cứ vật hình tròn nào.

Cách duy nhất để chắc chắn rằng
khu vực đó

được chuyên biệt cho việc
nhận diện khuôn mặt

là loại bỏ tất cả các giả thiết trên.

Nên chúng tôi dành nhiều năm sau đó

quét máy nhiều người lúc họ nhìn

nhiều hình ảnh khác nhau

và nhận thấy rằng vùng não đó

phản ứng mạnh khi bạn nhìn vào

những hình ảnh chụp bất cứ kiểu
khuôn mặt nào,

và nó phản ứng kém hơn nhiều

đối với những hình ảnh
không phải khuôn mặt,

như những thứ sau đây.

Vậy có phải cuối cùng,
ta đã chứng minh được

rằng khu vực này cần cho việc
nhận diện khuôn mặt?

Không, chúng tôi chưa làm được.

Chụp ảnh não chưa thể cho biết

liệu một vùng có cần cho bất kì cái gì.

Tất cả bạn có thể làm với chụp hình não
là nhìn các vùng đó sáng rồi lại tối

khi người ta nghĩ những ý khác nhau.

Để nói rằng liệu phần nào đó của não
cần cho một chức năng tư duy,

bạn phải xáo trộn nó lên
và xem chuyện gì xảy ra,

bình thường thì chúng ta
không được làm điều đó.

Nhưng một cơ hội tuyệt vời đã đến

khi gần đây,
vài bạn đồng nghiệp của tôi

kiểm tra người đàn ông
mắc chứng động kinh này

trong hình, anh ta
đang nằm trên giường bệnh,

được gắn các điện cực
vào vỏ não

để tìm ra nguyên nhân
các cơn động kinh.

Và rồi hoàn toàn tình cờ,

khi hai trong số những điện cực,

tình cơ đều bên phải trên đỉnh
vùng mặt của anh ấy.

Vì thế, với sự cho phép của bệnh nhân,

các bác sĩ hỏi anh ấy điều gì đã xảy ra,

khi họ kích thích bằng điện phần não
bên đó của anh.

Khi đó, bệnh nhân không biết được

điện cực được gắn ở đâu,

và chưa hề được nghe
về vùng nhận diện mặt

Hãy xem chuyện gì xảy ra.

Bắt đầu với một tình huống có kiểm soát

hiện chữ "Sham" rất khó thấy,

màu đỏ ở phía dưới bên trái,

khi không có dòng điện nào,

bạn sẽ nghe Bác sĩ thần kinh
nói với bệnh nhân trước.

(Video) Bác sĩ thần kinh:
Chỉ nhìn mặt tôi thôi

và nói xem điều gì xảy ra
khi tôi làm điều này,

Được không?

Bệnh nhân: Được

Bác sĩ thần kinh: Một, hai, ba.

Bệnh nhân: Không có gì.
Bác sĩ thần kinh: Không có gì ư? Được rồi.

Thử lại một lần nữa nhé.

Hãy nhìn mặt tôi này.

Một, hai, ba.

Bệnh nhân:
Ông vừa trở thành một người khác.

Khuôn mặt của ông thay đổi.

Mũi của ông bị võng xuống,
nó võng sang bên trái.

Ông gần giống như ai đó
tôi đã gặp lúc trước,

nhưng là một người khác.

Đó là trong một chuyến đi.

(Tiếng cười)

Nancy Kanwisher: Vậy thí nghiệm này

(Tiếng vỗ tay)

thí nghiệm này cuối cùng đã
minh chứng

rằng phần não này không chỉ

phản ứng có chọn lọc với khuôn mặt

mà liên quan ngẫu nhiên tới việc
nhận diện khuôn mặt

Tôi đã đi qua tất cả chi tiết

về vùng khuôn mặt
để bạn thấy điều gì

thật sự lập ra phần não

liên quan có chọn lọc đến
một quá trình tinh thần cụ thể.

Tiếp theo, tôi sẽ lướt nhanh hơn

qua vài phần não chuyên biệt khác

mà chúng tôi và
những người khác đã tìm ra.

Để làm điều này, tôi đã bỏ nhiều thời gian

với máy quét suốt tháng vừa rồi,

để có thể cho bạn thấy thứ này
trong não mình.

Bắt đầu nào!
Đây là bán cầu não phải của tôi.

Ta định hướng như vậy.
Bạn nhìn vào đầu tôi hướng này.

Tưởng tượng lấy hộp sọ ra

và nhìn bề mặt của não như vậy.

Được rồi, như bạn thấy đấy,

bề mặt của não bị gấp lại

và có thể che giấu nhiều thứ.

Chúng ta muốn thấy toàn diện,

thổi lên để có thể thấy hết.

Tiếp theo, hãy tìm khu
nhận diện khuôn mặt mà tôi đã nhắc tới,

mà phản ứng lại với hình ảnh thế này.

Để làm điều đó, hãy xoay não lại,

và nhìn mặt trong từ phía dưới,

đây, đây là vùng nhận diện mặt của tôi.

Nằm kế bên phải là một vùng khác

được thể hiện bằng màu tím

phản ứng khi bạn xử lí thông tin màu sắc,

và gần các vùng này là những vùng khác

làm công việc nhận thức địa điểm,

như bây giờ, khi tôi nhìn quanh,

thì vùng xanh ngay đó

thật ra đang hoạt động.

Lại có một vùng nữa ở mặt ngoài

nơi có thêm một vài vùng khuôn mặt.

Cũng trong khu phụ cận này

có một vùng chuyên liên quan đến

việc xử lí chuyển động thị giác,

giống những chấm nhỏ đang di chuyển này

là phần màu vàng nằm ở đáy não,

và gần đó là một vùng tạo phản ứng

khi bạn nhìn những hình ảnh cơ thể và
bộ phận cơ thể

như những cái này,
phần đó có màu vàng chanh

ở dưới đáy của não bộ.

Tất cả những vùng tôi chỉ bạn

liên quan tới những khía cạnh nhất định
trong nhận thức thị giác.

Liệu ta cũng có vùng não chuyên biệt

cho các giác quan khác,
như thính giác?

Có đấy.
Xoay não lại một chút

vùng màu xanh thẫm ở đây

chúng tôi mới phát hiện
cách đây vài tháng,

vùng này phản ứng mạnh

khi nghe âm thanh cao, như thế này.

(Tiếng còi báo động)

(Nhạc cello)

(Tiếng chuông cửa)

Ngược lại, cũng vùng đó
không phản ứng mạnh

khi nghe những âm thanh
hoàn toàn quen thuộc

mà không có thanh độ rõ ràng,
như thế này.

(Tiếng nhai rào rạo)

(Tiếng trống rung)

(Tiếng xả bồn cầu)

Được rồi, kế bên vùng thanh độ

là nhóm các vùng khác dành cho phản ứng

khi nghe âm thanh của tiếng nói.

Bây giờ ta hãy nhìn
những vùng tương tự.

Ở bán cầu não trái
có sự sắp xếp tương tự

không hoàn toàn giống -

hầu hết những vùng như vậy
đều ở đây,

dù đôi khi khác nhau về kích cỡ.

Bây giờ, những gì tôi chỉ bạn

là những vùng não liên quan đến
những chức năng nhận thức khác nhau,

thị giác và thính giác.

Ta đang chuyên biệt hóa các vùng não

cho những suy nghĩ thật mơ hồ,
rắc rối phải không?

Vâng, đúng vậy.

Màu hồng ở đây chính là
vùng ngôn ngữ của tôi.

Từ lâu người ta đã biết rằng

vùng phụ cận trong não đó

liên quan đến việc xử lí ngôn ngữ,

mới đây, chúng tôi phát hiện

rằng những vùng màu hồng này

phản ứng vô cùng chọn lọc.

Chúng phản ứng khi bạn hiểu nghĩa
của một câu,

nhưng không phản ứng khi
bạn làm công việc trí não phức tạp khác

như tính nhẩm

hay ghi nhớ thông tin

hay thưởng thức cấu trúc phức tạp

của một bản nhạc.

Vùng tuyệt nhất đã được khám phá

chính là nơi mang màu ngọc lam đây.

Vùng này phản ứng

khi bạn nghĩ về điều người khác
đang suy nghĩ.

Điều đó có vẻ điên rồ,

nhưng thực ra chúng ta, con người mà,
hay làm việc đó lắm.

Bạn làm vậy khi nhận ra
người bạn đời của mình lo lắng

nếu bạn không gọi về nhà
để báo về muộn.

Tôi đang làm điều này
với vùng não đó của tôi ngay bây giờ

khi nhận ra các bạn

có thể đang thắc mắc về

tất cả những địa phận màu xám,
chưa được thám hiểm đó trong não.

Nó có tác dụng gì?

Tôi cũng đang thắc mắc,

hiện giờ, chúng tôi đang làm
nhiều thí nghiệm

cố gắng tìm ra một vài

sự chuyên biệt khác có thể có trong não

dành cho những chức năng tâm thần
rất cụ thể khác.

Nhưng quan trọng là,
tôi không nghĩ chúng ta có

sự chuyên biệt trong não

cho mọi chức năng tâm thần quan trọng,

thậm chí, cho chức năng sống còn.

Thực ra, một vài năm trước,

có một nhà khoa học
trong phòng thí nghiệm của tôi

gần như tin rằng

đã tìm ra vùng não

có khả năng phát hiện thức ăn,

và nó phản ứng rất mãnh liệt với máy quét

khi người ta nhìn những bức ảnh
như thế này.

Hơn thế, anh ấy tìm ra một phản ứng
tương tự

gần khu vực đó

trong 10 trên 12 người được thí nghiệm.

Thế nên, anh ấy khá chắc chắn,

anh chạy quanh phòng thí nghiệm

nói rằng anh sẽ được lên truyền hình

với phát hiện vĩ đại này.

Nhưng sau đó, anh ấy làm
một thí nghiệm phản biện:

Anh cho người thí nghiệm thấy
hình ảnh của những đồ ăn như thế này

và so sánh chúng
với những hình ảnh

có màu sắc và hình dạng tương tự,
nhưng không phải là thức ăn.

Và vùng não đó phản ứng tương tự

đối với cả hai bộ hình ảnh.

Vậy nó không phải vùng đồ ăn,

mà chỉ là vùng
thích màu sắc và hình dạng.

Quá nhiều cho "Oprah".

Nhưng rồi câu hỏi đặt ra đương nhiên là,

làm sao ta xử lí những thứ khác

khi không có vùng não chuyên biệt?

Tôi nghĩ câu trả lời là,

ngoài những bộ phận chuyên biệt cao
mà tôi đã miêu tả,

còn có nhiều cỗ máy cho các
mục đích chung khác trong đầu

cho phép chúng ta giải quyết

bất cứ vấn đề nào xảy ra.

Thực tế,
gần đây, chúng tôi phát hiện rằng

những vùng màu trắng này

phản ứng bất cứ lúc nào bạn xử lí
vấn đề trí não hóc búa

tất cả -

vâng, tất cả bảy người chúng tôi
đã thí nghiệm.

Vậy mỗi vùng não mà tôi miêu tả

với các bạn ngày hôm nay

xuất hiện gần như ở cùng một nơi

trong mọi người bình thường thí nghiệm.

Nếu lấy bất kỳ ai trong các bạn
đưa vào máy quét,

ta cũng sẽ thấy từng vùng của
các vùng đó trong não

và kết quả sẽ rất giống với não tôi,

dù các vùng
có thể khác nhau đôi chút

về vị trí chính xác và kích thước.

Điều quan trọng với tôi về
công trình này

không phải vì địa điểm cụ thể của
những vùng não,

mà vì sự thật đơn giản chúng ta
có được

những bộ phận chọn lọc, chuyên biệt
của trí não

từ lúc sơ khai.

Ý tôi là, mọi chuyện đã có thể khác.

Bộ não đã có thể là bộ vi xử lí đơn giản,

cho mục đích chung chung,

giống con dao làm bếp hơn là

con dao Thụy Sĩ.

Thay vào đó, những gì mà
việc chụp ảnh não thể hiện

là bức tranh giàu có và thú vị
về trí não của con người.

Ta có tranh về cỗ máy
cho mục đích rất chung

như thế này trong đầu

cùng mặt đáng kinh ngạc này

gồm những bộ phận rất chuyên biệt.

Đây chỉ là những ngày đầu.

Chúng tôi mới chỉ chấm phá
nét cọ đầu tiên

trong bức tranh
về trí não con người.

Những câu hỏi nền tảng nhất
vẫn còn đang bỏ ngỏ.

Ví dụ như, mỗi vùng này làm
chính xác việc gì?

Sao ta cần ba vùng nhận diện khuôn mặt

và ba vùng nhận diện nơi chốn,

và sự phân chia công việc
giữa chúng ra sao?

Thứ hai là, tất cả những thứ này

được nối kết trong não như thế nào?

Với hình ảnh khuếch tán,

bạn có thể lần theo các bó nơron

liên kết với những phần khác nhau của não

và với phương pháp trình bày này,

bạn có thể lần theo mối liên hệ
giữa các nơron độc lập trong não,

rồi một ngày nào đó,
tìm thấy sơ đồ mạng lưới

của toàn bộ não người.

Thứ ba là, làm thế nào tất cả

cấu trúc rất hệ thống này được tạo ra,

trong quá trình phát triển lúc nhỏ

lẫn quá trình tiến hóa của giống loài?

Để trả lời những câu hỏi như thế,

các nhà khoa học đang kiểm tra

những loài động vật khác,

và với trẻ sơ sinh.

Nhiều người minh chứng lợi ích
của nghiên cứu khoa học thần kinh

bằng cách chỉ ra rằng
ngày nào đó, nó sẽ giúp chúng ta

chữa các rối loạn về não
như Alzheimer's và tự kỉ.

Đó là một mục đích to lớn,

tôi sẽ rất vui được góp phần vào đó

nhưng sửa chữa những thứ đã hỏng

không phải là thứ duy nhất đáng làm.

Việc cố gắng hiểu về
thần kinh và trí não của con người

vẫn xứng đáng ngay cả khi không dẫn đến

phương thức chữa trị
cho bất kỳ một bệnh nào.

Điều tuyệt vời hơn

việc hiểu những cơ chế cơ bản

ẩn trong trải nghiệm con người

là việc hiểu, cốt yếu, chúng ta là ai?

Tôi nghĩ rằng đây là cuộc theo đuổi
khoa học lớn lao nhất

của mọi thời đại.

(Tiếng vỗ tay)