Nhà khoa học Anh, Mỹ John O’Keefe - Ảnh: Reuters

Họ khám phá về các tế bào cấu thành hệ thống định vị trong não.

Làm sao chúng ta biết được chúng ta đang ở đâu? Làm sao chúng ta tìm được đường từ nơi này sang nơi khác?

Những người đoạt giải Nobel y sinh năm nay đã khám phá ra một hệ thống định vị bên trong não giúp chúng ta có khả năng định hướng được bản thân.

Theo AFP, giải thưởng 8 triệu kronor Thụy Điển (1,1 triệu USD) sẽ được chia một nửa cho nhà khoa học O’Keefe và phần còn lại cho ông bà Moser.

Ông bà Edvard và May-Britt Moser - Ảnh: AFP/ GEIR MOGEN/ NTNU

Bản đồ định vị của não

Vào năm 1971, John O’Keefe (quốc tịch Anh, Mỹ) đã khám phá ra bộ phận cấu thành đầu tiên của hệ thống định vị trong não.

Theo Ủy ban Nobel, vào những năm 1960, ông O’Keefe bị mê hoặc bởi vấn đề là làm sao có thể kiểm soát được hành vi. Ông quyết định giải quyết các câu hỏi này bằng các phương pháp sinh lý thần kinh.

Khi ghi lại các tín hiệu từ các tế bào thần kinh cá nhân ở một phần của bộ não gọi là hồi hải mã (hippocampus) ở chuột di chuyển tự do trong một căn phòng, ông đã phát hiện rằng các tế bào thần kinh nhất định đã được kích hoạt khi chuột cảm nhận một vị trí cụ thể trong môi trường xung quanh.

Ông cho rằng những tế bào địa điểm này không ghi nhận việc tiếp thu hình ảnh mà là xây dựng một bản đồ bên trong não về môi trường xung quanh. Ông kết luận hồi hải mã tạo ra vô số bản đồ. 

Hơn ba thập kỷ sau, vào năm 2005, May-Britt và Edvard Moser (quốc tịch Na Uy) đã phát hiện một phần quan trọng khác của hệ thống định vị não. Họ đã vẽ lên sơ đồ những kết nối trong hồi hải mã ở chuột di chuyển trong một căn phòng sau khi họ phát hiện một kiểu hoạt động đáng kinh ngạc trong một bộ phận gần đó của não gọi là vỏ não nội khứu (entorhinal cortex). Tại đây, các tế bào nhất định được kích hoạt khi chuột chạy qua nhiều vị trí được sắp xếp trong một mạng lưới hình lục giác.

Các tế bào này dựng lên một hệ thống phối hợp cho phép định vị trong không gian. Cùng với các tế bào khác trong vỏ não nội khứu có khả năng nhận diện phương hướng trong phòng, chúng hình thành các mạch với các tế bào địa điểm trong hồi hải mã. Sơ đồ mạch này tạo thành một hệ thống định vị toàn diện.

Chìa khóa cho bệnh nhân Alzheimer

Khám phá của ba nhà khoa học trên đã giải quyết một vấn đề mà các nhà triết học và khoa học nhiều thế kỷ qua thắc mắc. Đó là làm cách nào não có thể tạo ra một bản đồ không gian xung quanh chúng ta và làm cách nào chúng ta có thể định hướng được đường đi trong một môi trường phức tạp.

Cảm nhận về địa điểm và khả năng định vị rất quan trọng đối với sự tồn tại của con người. Cảm nhận địa điểm cho chúng ta một khái niệm về vị trí trong môi trường xung quanh. Trong quá trình định vị, có một sự kết nối giữa sự cảm nhận khoảng cách dựa trên chuyển động và nhận thức về những vị trí biết được trước đó.

Các cuộc nghiên cứu gần đây với sự trợ giúp của công nghệ chụp não cũng như các nghiên cứu trên bệnh nhân phẫu thuật thần kinh đã cung cấp bằng chứng rằng các tế bào địa điểm và các tế bào lưới cũng tồn tại trên người.

Đối với các bệnh nhân Alzheimer, hồi hải mã và vỏ não nội khứu thường xuyên bị tác động ở giai đoạn đầu bị bệnh. Những bệnh nhân này thường mất phương hướng và không thể nhận diện môi trường xung quanh. Những hiểu biết về hệ thống định vị của não do đó có thể giúp chúng ta hiểu cơ chế củng cố sự mất mát trí nhớ về không gian tác động đến người bệnh.