06/7/2022
BỘ NÃO CON NGƯỜI THẬT KỲ DIỆU
Trần-Đăng Hồng, PhD
Phần 1. NÃO VÀ TRÍ TUỆ
Con người rất khác biệt với loài thú là ở khả năng biết lý luận, biết nói với ngôn ngữ rõ ràng, biết giải bày nội tâm, biết vui buồn cảm hứng, biết giải quyết những vấn đề khó khăn, có khả năng sáng tạo, v.v. mà loài thú khác không có. Được vậy là vì con người có bộ não rất phát triển.
I-BỘ NÃO NGƯỜI THẬT KỲ DIỆU
Bộ não con người chứa nhiều điều kỳ diệu và đầy bí ẩn, mà các nhà khoa học chưa khám phá hết.
Bộ não của con người trung bình nặng khoảng 3 pounds (1,361 kg), chiếm khoảng 2% trọng lượng cơ thể của chúng ta. Trái tim con người bơm máu đến toàn bộ cơ thể, nhưng thực tế bơm khoảng 20% tổng lượng máu đến não. Thiếu máu đến não là vấn đề sinh tử của con người, chúng ta cần lưu ý.
Với trọng lượng 3 pounds, bộ não chứa hàng tỷ tế bào thần kinh (neurons, nerve cells) giao tiếp trong hàng nghìn tỷ kết nối được gọi là khớp-thần-kinh (synapses). Não là một trong những cơ quan phức tạp và hấp dẫn nhất trong cơ thể. Giữ cho bộ não khỏe mạnh và năng động là rất quan trọng.
Chúng ta cần biết thêm những kỳ lạ của não bộ (1):
- 60% trọng lượng của bộ não được cấu tạo bởi chất béo (fat). Các acit béo (fatty acids) này cần thiết cho hoạt động của não. Phải duy trì bộ não tốt bằng thực phẩm bỗ não.
- Não chưa được hình thành đầy đủ cho đến khi 25 tuổi. Sự phát triển của não bắt đầu từ phía sau của não và hoạt động theo cách tiến dần ra phía trước. Do đó, thùy trán (frontal lobes), nơi kiểm soát việc lập kế hoạch và suy luận, là thùy cuối cùng để củng cố và cấu trúc các kết nối.
- Dung lượng lưu trữ thông tin của bộ não của bạn được coi là hầu như không giới hạn. Nghiên cứu cho thấy não người bao gồm khoảng 86 tỷ tế bào thần kinh. Mỗi tế bào thần kinh hình thành kết nối với các tế bào thần kinh khác, có thể tạo ra 1.000 nghìn tỷ kết nối. Theo thời gian, các tế bào thần kinh này có thể kết hợp với nhau, làm tăng khả năng lưu trữ. Tuy nhiên, trong bệnh Alzheimer, chẳng hạn, nhiều tế bào thần kinh có thể bị hư hỏng và ngừng hoạt động, đặc biệt ảnh hưởng đến trí nhớ.
-Thông tin của não di chuyển với tốc độ ấn tượng 268 miles một giờ (431 km/giờ). Khi một tế bào thần kinh bị kích thích, nó tạo ra một xung điện truyền từ tế bào này sang tế bào khác. Sự gián đoạn trong quá trình xử lý thường xuyên này có thể gây ra cơn động kinh (epileptic seizure).
-Trung bình, tủy sống (spinal cord) của bạn ngừng phát triển khi 4 tuổi. Tủy sống của bạn, bao gồm một bó mô thần kinh và các tế bào hỗ trợ, chịu trách nhiệm gửi thông điệp từ não đến khắp cơ thể bạn.
-Tủy sống là nguồn liên lạc chính giữa cơ thể và não bộ. Bệnh Xơ Cứng Teo Cơ Một Bên (Amyotrophic Lateral Sclerosis – ALS) khiến các tế bào thần kinh trong não và tủy sống chết, làm ảnh hưởng đến chuyển động của cơ thịt. Một căn bệnh khác ảnh hưởng đến cả não và tủy sống là Bệnh Đa Xơ Cứng (Multiple sclerosis - MS). Trong MS, hệ thống miễn dịch tấn công lớp bảo vệ bao phủ các sợi thần kinh, gây ra các vấn đề liên lạc giữa não và cơ thể.
-100% não bộ lúc nào cũng hoạt động, ngay cả lúc ngủ.
- Kích thước lớn hay nhỏ của não không có liên hệ đến thông minh. Đàn ông có bộ não lớn hơn đàn bà, điều này không có nghĩa là đàn ông thông minh hơn đàn bà.
- Đông cứng não thực sự là một chứng đau dây thần kinh hình cầu (sphenopalatine ganglioneuralgia). Cơn đau này xảy ra khi lạnh chạm vào các thụ thể (receptors) ở lớp vỏ bên ngoài của não, được gọi là màng não (meninges). Cái lạnh tạo ra sự giãn nở và co lại của các động mạch, khiến cơn đau đầu (headache) khởi phát nhanh chóng.
- Một miếng mô não có kích thước bằng một hạt cát chứa 100.000 tế bào thần kinh và 1 tỷ khớp-thần-kinh. Tuy nhiên, tổn thương các tế bào thần kinh có thể có tác động lớn. Ví dụ, trong một cơn đột quỵ (stroke), máu không thể đưa oxy đến não. Kết quả là các tế bào não có thể chết và các khả năng trong vùng não đó có thể bị mất. Tương tự, bệnh Parkinson xuất hiện khi các tế bào của một phần não được gọi là chất-nền (substantia nigra) bắt đầu chết.
- Bộ não con người có thể tạo ra khoảng 23 watt điện (đủ để đốt sáng một bóng đèn). Ngủ đủ giấc giúp duy trì các đường dẫn trong não của bạn. Ngoài ra, thiếu ngủ có thể làm tăng sự tích tụ của một loại protein trong não có liên quan đến bệnh Alzheimer.
Tuy nặng khoảng 1.3 kg, bộ não là một cơ quan tuyệt vời, điều khiển tất cả các chức năng của cơ thể, giải thích thông tin từ thế giới bên ngoài, biểu hiện tinh thần và tâm hồn. Trí thông minh, óc sáng tạo, cảm xúc và trí nhớ là một vài trong số rất nhiều thứ do bộ não chi phối.
Bộ não nhận thông tin thông qua năm giác quan của chúng ta: thị giác, khứu giác, xúc giác, vị giác và thính giác - thường là nhiều giác quan làm việc cùng một lúc. Nó tập hợp các thông điệp theo cách cho ta thông hiểu được ý nghĩa và lưu trữ thông tin đó trong bộ nhớ của ta. Bộ não kiểm soát suy nghĩ, trí nhớ và lời nói, cử động của tay và chân, và chức năng của nhiều cơ quan khác trong cơ thể chúng ta.
II. LẤY TIÊU CHUẨN NÀO ĐỂ SO SÁNH ĐỘ THÔNG MINH?
Con người tự cho mình là thông minh nhất trong loài động vật. Điều này có thật sự đúng hay không?
Lấy tiêu chuẩn nào để so sánh độ thông minh giữa các động vật? Trong phần này chỉ đề cập đến động vật có vú.
1.Thuyết kích thước hay trọng lượng não
Trước nhất, có thuyết của Harry Jerison được mô tả trong quyển sách của ông “Evolution of the brain and intelligence” cho rằng sinh vật nào có trọng lượng của não lớn hơn thì thông minh hơn (2). Tuy nhiên không có bằng chứng nào cho thấy thuyết đó đúng, bởi vì nếu đúng thì cá ong (whale) (trọng lượng não khoảng 10 kg) và con voi (não 6 kg) thông minh hơn con người (1.31kg), và con ngựa (650 g) thông minh hơn con tinh tinh Chimpanzee (400 g)?
2. Thuyết kích thước não bộ tương đối
Thuyết “kích thước não bộ tương đối” (relative brain size). Chính xác hơn, đó là tỉ số : trọng lượng não/trọng lượng cơ thể. Theo thuyết này, tỉ số này càng lớn thì độ thông minh càng cao hơn.
HÌNH 1. Mối tương quan giữa trọng lượng não và trọng lượng cơ thể ở động vật có vú trong biểu diễn logarit kép. Một số loài chuột chù (shrew), chuột (mouse), chó (dog), ngựa (horse) và voi châu Phi (African elephant) có trọng lượng não 'trung bình'; theo đó các điểm dữ liệu của chúng nằm chính xác trên đường hồi quy (regression line). Tinh tinh (chimpanzee), con người (man) và cá heo (dolphin) có trọng lượng não trên mức trung bình; ngược lại loài dơi (bat), nhím (hedge hog), lợn (pig), hà mã (hippopotamus), cá voi xanh (blue whale) và cá voi nhà táng (sperm whale) có trọng lượng não dưới mức trung bình.
Dựa theo Hình 1, chúng ta thấy thuyết này không chính xác mấy. Rõ ràng nhất thấy trong hình này, con thú thông minh nhất lần lượt là các loài cá voi, voi Phi châu, cá heo, mới tới con người.
3. Thuyết Vỏ Não (Cortex)
Theo thuyết này, Vỏ Não là thành phần chính chi phối trí tuệ và tâm trí con người.
Trí thông minh là kết quả của sự tương tác của một số lượng lớn các cấu trúc của phần-não-trước (forebrain), như vỏ não, hạch nền (basal ganglia), nền não trước (basal forebrain), đồi thị lưng (dorsal thalamus), trong đó vỏ não đóng vai trò chi phối chính. Cấu trúc mạng thần kinh này được phát triển cho phép các chức năng nhận thức (cognitive), điều hành và giao tiếp cao hơn, bao gồm việc học nói với ngôn ngữ rõ ràng qua phát âm của giọng nói.
Với sự gia tăng kích thước não ở động vật có vú, vỏ não tăng diện tích bề mặt cũng như khối lượng. Các loài động vật có vú nhỏ nhất, như chuột chù, có bề mặt vỏ não (cả hai bán cầu cùng nhau) khoảng 0,8 cm2, ở chuột khoảng 6 cm2, ở mèo khoảng 83 cm2, ở người khoảng 2.400 cm2, ở voi khoảng 6.300 cm2 và ở cá voi tối đa là 7.400 cm2. Như vậy, từ chuột chù đến cá voi diện tích bề mặt vỏ não tăng gần 10.000 lần.
Sự gia tăng đáng kể diện tích bề mặt não này trái ngược với sự gia tăng của độ dày vỏ não, tức là từ 0,4 mm ở chuột chù và chuột, lên 3–5 mm ở người và vượn lớn. Cá voi và cá heo có bộ não lớn có lớp vỏ mỏng đáng kinh ngạc từ 1,2 đến 1,6 mm. Ở loài voi, có bộ não rất lớn, nhưng độ dày vỏ não chỉ 1,9 mm. Nếu chúng ta so sánh thể tích vỏ não giữa các loài động vật có vú và xem xét mối quan hệ của nó với kích thước não, thì chúng ta nhận ra rằng vỏ não phát triển nhanh hơn phần còn lại của não.
Theo thuyết vỏ não thì kích thước của phần-não-trước hoặc trán được cho là "nơi chứa" trí nhớ làm việc, lập kế hoạch hành động và trí thông minh. Như vậy, câu hỏi đặt ra là liệu động vật linh trưởng (primate) - và đặc biệt là con người - có phần-não-trước có lớn hay không ?. Các nghiên cứu trắc học so sánh cho biết con người có phần-não-trước trán (khoảng 280 cm3) lớn hơn gấp ba lần so với các loài vượn (apes) (khoảng 80 cm3) khác, trong khi loài vượn (gibbon) và khỉ (monkey) chỉ khoảng 14 cm3. Tuy nhiên, tỉ lệ giữa thể tích phần-não-trước trán/tổng thể tích bộ não ở người và đười ươi là 38%, khỉ đột 37%, chimpanzee 35%, khỉ 31% và vượn 30%. Như vậy, nếu dựa theo thuyết trên thì con người và đười ươi có độ thông minh bằng nhau, và chỉ hơn chút đỉnh khỉ đột, chimpanzee, khỉ và vượn.
4. CHÍNH TỔNG SỐ TẾ BÀO THẦN KINH MỚI QUYẾT ĐỊNH ĐỘ THÔNG MINH.
Sự phù hợp nhất giữa các đặc điểm của não và trình độ thông minh giữa các loài động vật có vú là nhờ sự kết hợp của số lượng tế bào thần kinh, mật-độ-ép-chặt của tế-bào-thần-kinh (Neurons Packing Density, NDP), khoảng cách giữa các dây thần kinh và vận tốc dẫn truyền – đó chính là các yếu tố xác định khả năng xử lý thông tin tổng quát (general Information Processing Capacity, IPC), trị số phản ảnh chung cho trí thông minh. IPC cao nhất được tìm thấy ở người, tiếp theo là vượn và khỉ. IPC của động vật giáp xác (Cetaceaes) và voi thấp hơn nhiều do vỏ não mỏng, mật-độ-ép-chặt của tế-bào-thần-kinh NPD thấp và vận tốc dẫn truyền thấp. Ngược lại, loài quạ (corvid) và loài két (vẹt) có não chứa rất nhiều tế bào thần kinh rất nhỏ, nhẹ, ép chặt, mặc dù khối lượng não rất nhỏ, có thể giải thích cho trí thông minh cao của chúng.
Sự tiến hóa của tiếng nói với ngôn ngữ và ngữ pháp rõ ràng ở con người có lẽ đã đóng vai trò như một bộ khuếch đại trí thông minh. Điều này cũng có thể dùng để giải thích sự thông minh ở loài chim biết hót và loài két.
Số lượng tế bào thần kinh có liên hệ tới thông minh hay không?. Các bộ não và vỏ não có cùng khối lượng có thể chứa số lượng tế bào thần kinh rất khác nhau, tùy thuộc vào mật-độ-ép-chặt của tế-bào-thần-kinh NPD, cũng như phụ thuộc vào kích thước của tế bào thần kinh. Ngoài ra, tốc độ xử lý IPC phụ thuộc vào khoảng cách giữa các dây thần kinh và vận tốc dẫn truyền.
Trên cơ sở những dữ liệu về thể tích vỏ não và mật-độ-ép-chặt tế-bào-thần-kinh NPD, các nhà khoa học có thể ước tính số lượng tế bào thần kinh vỏ não ở động vật có vú. Nhờ khối lượng vỏ não lớn, tế bào thần kinh nhỏ và NPD cao, động vật linh trưởng có nhiều tế bào thần kinh vỏ não nhất. Khỉ sóc (squirrel monkey) sinh sống ở Tân thế giới có thân xác tương đối nhỏ chứa 430 triệu tế bào thần kinh, và khỉ đuôi dài (rhesus monkey) ở Cựu thế giới với thân xác lớn hơn chứa khoảng 480 triệu thần kinh vỏ não, khỉ đầu trắng (white-fronted capuchin) ở Tân thế giới 610 triệu tế bào thần kinh, khỉ đột (gorillas) 4.3 tỷ, tinh tinh (chimpanzee) khoảng 6.2 tỷ và con người khoảng 16 tỷ tế bào thần kinh vỏ não. Số lượng tế bào thần kinh vỏ não lớn nhất ở các loài động vật có vú không thuộc loài linh trưởng được tìm thấy ở cá voi killer whale với 10.5 tỷ, và voi Châu Phi với 5.6 tỷ. Nguyên nhân là do vỏ não của cá voi và voi, mặc dù có diện tích bề mặt rất lớn, nhưng lại mỏng hơn, tế bào thần kinh vỏ não lại rất lớn và độ ép chặt tế bào thần kinh NPD lại rất thấp. Mèo (300 triệu), chó (160 triệu), ngựa (1.24 triệu).
Quạ và két được xem là loài chim thông minh nhất, chúng biết bắt chước nói tiếng người hay tiếng thú khác (nếu được huấn luyện), vì chúng có não chứa rất nhiều tế bào thần kinh rất nhỏ, nhẹ, ép chặt, mặc dù khối lượng não rất nhỏ. Trình độ thông minh của chúng được xếp ngang ngữa với loài khỉ. Chúng chứa khoảng 200 triệu tế bào neurons.
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH
2. Ursula Dicke & Gerhard Roth (5/1/2016). Neuronal factors determining high intelligence.
- Neuronal factors determining high intelligence – PMC (nih.gov)
Đọc tiếp Phần 2: Bộ não người |
