Hãy thử tưởng tượng, bạn đang ngồi lặng lẽ, đột nhiên bộ não của bạn không còn quan tâm đến thế giới xung quanh và lang thang đến một khung cảnh hoàn toàn khác - có thể là một trải nghiệm gần đây hoặc một ký ức xưa cũ. Có lẽ ai trong chúng ta cũng đều đã có những trải nghiệm như vậy, và trạng thái này thường được gọi là sự mộng mơ (daydream). Song, trong khi đây là một trải nghiệm vô cùng phổ biến, “việc hiểu được điều gì xảy ra trong não bộ khi mơ mộng vẫn là điều các nhà thần kinh học vẫn chưa hiểu được”, nghiên cứu sinh Nguyễn Đinh Trung Nghĩa (Đại học Harvard, Mỹ), tác giả thứ nhất của nghiên cứu này, chia sẻ với Báo KH&PT.
“Chúng tôi muốn biết quá trình mơ mộng này diễn ra như thế nào ở cấp độ sinh học thần kinh và liệu những khoảnh khắc suy ngẫm trong tĩnh lặng này có vai trò quan trọng đối với trí nhớ và việc học tập hay không”, nghiên cứu sinh Trung Nghĩa chia sẻ về lý do nhóm nghiên cứu mà anh là thành viên đã bắt tay vào tìm hiểu về bí ẩn thú vị nhưng cũng vô cùng thách thức này. Kết quả nghiên cứu về trạng thái này trên chuột mới đây đã được nhóm nghiên cứu công bố trong bài báo “Cortical reactivations predict future sensory responses” trên tạp chí Nature - một tiền đề giúp các nhà khoa học tiến gần hơn một bước trong hành trình tìm câu trả lời cho bí ẩn này ở trên người.
Một vùng não chưa được chú ý đếnCho đến nay, các nhà khoa học đã có rất nhiều nghiên cứu về cách tế bào thần kinh phát lại các sự kiện trong quá khứ để hình thành ký ức và lập bản đồ môi trường vật lý ở vùng hải mã - một vùng não có hình cá ngựa, đóng vai trò quan trọng đối với trí nhớ và điều hướng không gian.
Song, hiện mới chỉ có rất ít nghiên cứu về sự tái hiện của các tế bào thần kinh ở các vùng não khác, bao gồm vỏ não thị giác, trong khi những nghiên cứu như vậy sẽ cung cấp những hiểu biết quan trọng về cách ký ức hình ảnh được hình thành.
Để tìm hiểu về vấn đề này, nghiên cứu sinh Trung Nghĩa và các đồng nghiệp đã theo dõi hoạt động của các tế bào thần kinh trong vỏ thị giác của não chuột trong khi động vật vẫn ở trạng thái thức giấc yên tĩnh. “Thật khó để nghiên cứu giấc mơ ở chuột. Chúng tôi đã tìm cách khắc phục điều này bằng cách tiêm virus vào vỏ não thị giác của chuột và chụp ảnh não của chúng khi chúng được xem kích thích thị giác để đánh giá xem chúng đang nghĩ gì”, anh giải thích về cách nhóm thực hiện nghiên cứu.
“Điều mà chúng tôi quan tâm là liệu có thể ghi lại đủ số lượng tế bào thần kinh trong vỏ não thị giác để hiểu chính xác những gì chuột đang nhớ lại hay không - và sau đó kết nối thông tin đó với tính linh hoạt của não”, GS. Mark Andermann tại Trung tâm y tế Beth Israel Deaconess, giáo sư sinh học thần kinh tại Đại học Harvard và là tác giả chính của nghiên cứu, giải thích trong bản tin của Đại học Harvard.
Theo đó, các nhà nghiên cứu liên tục cho chuột xem một trong hai hình ảnh, mỗi hình bao gồm một mẫu bàn cờ khác nhau gồm các hình vuông màu xám và màu đen và trắng lốm đốm. Bên cạnh việc xem hình ảnh, những con chuột sẽ có một phút để nhìn vào màn hình màu xám. Cùng lúc đó, nhóm nghiên cứu đồng thời ghi lại hoạt động của khoảng 7.000 tế bào thần kinh ở vỏ não thị giác của chuột.
“Điểm thách thức nhất trong nghiên cứu này là phải đạt được kết quả nhất quán. Trong khoa học, dữ liệu có rất nhiều biến đổi do các thí nghiệm không được kiểm soát tốt. Phải mất rất nhiều nỗ lực để thực hiện các thí nghiệm một cách cẩn thận và có phương pháp sao cho kết quả có thể lặp lại thì mới tìm ra được kết quả chính xác”, nghiên cứu sinh Trung Nghĩa chia sẻ với Báo KH&PT.
Sau quá trình thí nghiệm, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng đôi khi những tế bào thần kinh này hoạt động theo mô hình tương tự như mô hình xảy ra khi một con chuột nhìn vào một hình ảnh thực tế - điều cho thấy rằng con chuột đang suy nghĩ hoặc mơ mộng - về hình ảnh đó. Hơn nữa, mô hình hoạt động trong vài “giấc mơ ban ngày” đầu tiên của chuột cũng dự đoán phản ứng của não đối với hình ảnh sẽ thay đổi như thế nào theo thời gian. “Điều này chưa bao giờ được phát hiện trước đây”, nghiên cứu sinh Trung Nghĩa cho biết.
Cụ thể, khi một con chuột nhìn vào một hình ảnh, các tế bào thần kinh sẽ hoạt động theo một mô hình cụ thể, và các mô hình này có sự khác nhau đủ lớn để phân biệt hình ảnh một với hình ảnh hai. Quan trọng hơn, khi một con chuột nhìn vào màn hình màu xám giữa các hình ảnh, các tế bào thần kinh đôi khi hoạt động theo một kiểu tương tự nhưng không giống hệt nhau, như khi con chuột nhìn vào hình ảnh - một dấu hiệu cho thấy nó đang mơ mộng về hình ảnh đó. Nhóm nghiên cứu cũng cho biết, những giấc mơ ban ngày này chỉ xảy ra khi chuột được thư giãn - thể hiện thông qua hành vi bình tĩnh và đồng tử nhỏ.
Nghiên cứu cũng phát hiện ra, những con chuột mơ mộng nhiều hơn về hình ảnh gần đây nhất - và chúng mơ mộng nhiều hơn vào đầu ngày so với cuối ngày, khi chúng đã nhìn thấy hình ảnh đó hàng chục lần - một kết quả không có gì đáng ngạc nhiên.
Nhưng những gì các nhà nghiên cứu tìm thấy tiếp theo lại hoàn toàn bất ngờ. Trong suốt cả ngày, các mô hình hoạt động được nhìn thấy khi chuột nhìn vào các hình ảnh đã thay đổi - điều mà các nhà khoa học thần kinh gọi là “sự trôi dạt mang tính đại diện”. Tuy nhiên, sự trôi dạt này không hề ngẫu nhiên. Theo thời gian, các mô hình liên quan đến hình ảnh thậm chí còn trở nên khác biệt hơn, cho đến khi mỗi mô hình liên quan đến một tập hợp tế bào thần kinh gần như hoàn toàn riêng biệt. Đáng chú ý, mô hình liên quan đến vài giấc mơ ban ngày đầu tiên của chuột về một hình ảnh sẽ dự đoán mô hình đó thay đổi như thế nào khi con chuột nhìn vào hình ảnh sau này.
“Có sự thay đổi trong cách não phản ứng với cùng một hình ảnh theo thời gian và những giấc mơ ban ngày này có thể dự đoán sự thay đổi sẽ diễn ra ở đâu”, GS. Andermann cho biết. Cuối cùng, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng giấc mơ diễn ra ở vỏ não thị giác cũng xảy ra cùng lúc với hoạt động phát lại hình ảnh diễn ra ở vùng hải mã, qua đó cho thấy hai vùng não này có sự giao tiếp với nhau khi chuột mộng mơ.
Mộng mơ không phải là điều vô nghĩaDựa trên kết quả thí nghiệm, nghiên cứu sinh Trung Nghĩa cho rằng, những giấc mơ ban ngày này có thể liên quan đến tính linh hoạt của não. “Khi bạn nhìn vào hai hình ảnh khác nhau nhiều lần, việc phân biệt chúng trở nên quan trọng. Phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng việc mơ mộng có thể điều hướng quá trình này bằng cách điều khiển các mô hình thần kinh liên quan đến hai hình ảnh đi ra xa nhau”, nghiên cứu sinh Trung Nghĩa cho biết. Tuy nhiên, anh cũng lưu ý, cần phải tiến hành thêm nghiên cứu để xác nhận tính chính xác của mối quan hệ này. Theo nghiên cứu sinh Trung Nghĩa, việc học cách phân biệt giữa các hình ảnh sẽ giúp chuột phản ứng với từng hình ảnh theo một cách cụ thể hơn trong tương lai.
Những kết quả quan sát mới này của nhóm nghiên cứu cũng phù hợp với rất nhiều bằng chứng đã có ở loài gặm nhấm và con người về việc nghỉ ngơi - giữ trạng thái tỉnh táo, yên tĩnh sau một trải nghiệm có thể giúp cải thiện trí nhớ và khả năng học tập. “Những phát hiện trên chuột cho chúng ta thấy rằng khi con người mơ mộng thì điều này cũng quan trọng đối với khả năng học tập và khả năng linh hoạt của não”, nghiên cứu sinh Trung Nghĩa cho biết.
Nhìn về tương lai, các nhà nghiên cứu dự định sử dụng các công cụ hình ảnh của họ để tìm hiểu các kết nối giữa các tế bào thần kinh riêng lẻ trong vỏ não thị giác và kiểm tra xem các kết nối này thay đổi như thế nào khi não “nhìn thấy” một hình ảnh.
“Chúng tôi đang theo đuổi việc nghiên cứu 99% hoạt động não chưa được khám phá trước đây và phát hiện ra rằng có rất nhiều thứ phong phú trong vỏ não thị giác mà không ai biết gì về nó”, GS. Andermann nói.
Liệu những giấc mơ ban ngày ở con người có liên quan đến các kiểu hoạt động tương tự ở vỏ não thị giác hay không là một câu hỏi mở và câu trả lời sẽ đòi hỏi phải có những thử nghiệm bổ sung. Tuy nhiên, đã có bằng chứng sơ bộ cho thấy một quá trình tương tự cũng xảy ra ở con người khi họ gợi nhớ lại hình ảnh thị giác.
Randy Buckner - Giáo sư Tâm lý học và Khoa học thần kinh tại Đại học Harvard - đã chỉ ra rằng, hoạt động của não ở vỏ não thị giác tăng lên khi mọi người được yêu cầu nhớ lại một hình ảnh nào đó một cách chi tiết. Một số nghiên cứu khác cũng đã ghi lại các hoạt động điện trong vỏ não thị giác và vùng hải mã trong quá trình hồi tưởng như vậy.
Theo nhóm nghiên cứu, kết quả nghiên cứu mới này và những nghiên cứu khác cho thấy rằng, việc tạo không gian cho những khoảnh khắc yên tĩnh để con người mơ mộng có thể có ý nghĩa quan trọng trong việc học tập và ghi nhớ. Một trong những cách đơn giản để làm điều này là tạm dừng việc lướt điện thoại thông minh một lúc, nghiên cứu sinh Trung Nghĩa đưa ra gợi ý.
“Nếu bạn không để cho mình có bất kỳ khoảng thời gian tỉnh táo nào trong ngày, bạn sẽ không có nhiều lúc để mộng mơ như vậy, trong khi đây là điều có vai trò quan trọng đối với tính linh hoạt của não bộ”, GS. Andermann nhấn mạnh.