Âm thanh không chỉ nhằm xác định vị trí

Chắc hẳn không nhiều người có suy nghĩ rằng chúng ta sẽ thế nào nếu trở thành dơi. Nhưng đối với những người như thế, đó là bước khai sáng đột phá để hiểu được các khía cạnh của bộ não con người cũng như hệ thần kinh.

Cynthia Moss – thành viên chương trình Khoa học nhận thức và khoa học thần kinh thuộc đại học Maryland, College Park, Md. – là một trong số ít các nhà nghiên cứu đã dành thời gian nỗ lực tìm hiểu những bí mật về cái đầu của loài dơi.

Nghiên cứu mới của bà cho thấy còn rất nhiều điều chúng ta cần phải nghiên cứu về loài dơi hơn là ngồi đoán cách thức chúng xử lý âm thanh để nhận diện môi trường như thế nào. Được Quỹ khoa học quốc gia hỗ trợ một phần, bài viết giải trình nghiên cứu của bà được đăng tải trực tuyến trên số ra ngày 18 tháng 6 trên tờ Proceedings of the National Academy of Sciences.

Moss cho biết: “Nhiều thế kỉ nay, chúng ta đã nhận thức được rằng âm thanh loài dơi phát ra đã mang lại cho chúng thông tin về vị trí của các vật thể. Hiện chúng ta đã biết rằng mỗi khi con dơi phát ra âm thanh thì sẽ xuất hiện những biến đổi trong họat động não bộ của chúng có vai trò quan trọng đối với khả năng phân tích môi trường xung quanh, kiểm soát vận động cảm giác, trí nhớ không gian cũng như khả năng định hướng”.

Nghiên cứu của bà có thể sẽ giúp các nhà sinh học thần kinh hiểu được cơ chế hoạt động của bộ não con người nhằm mang lại lợi ích cho sức khỏe của loài người. Nhưng để đạt được điều đó sẽ cần phải tiến hành thêm nhiều nghiên cứu bổ sung.

Một nghiên cứu mới khám phá được các dữ liệu cho thấy loài dơi có tiếng kêu the thé có thể tạo ra những biến đổi trong họat động não bộ giữ vai trò quan trọng trong việc giúp chúng ghi nhận hình ảnh cũng như phân tích môi trường, quay đầu và tai hay ghi nhớ. Nghiên cứu dựa trên các nghiên cứu diễn ra trong suốt 40 năm qua về cách thức loài dơi xử lý âm thanh cuối cùng đã có thể mang lại hy vọng cho người mù. (Ảnh: National Park Service)

Moss cùng cộng sự Nachum Ulanovsky thuộc Viện khoa học Weizmann tại Israel đã tổng hợp lại hơn 100 nghiên cứu đồng thời xác định được rằng những âm thanh ngắn gọn phát ra từ miệng hay lỗ mũi của dơi cũng như tiếng vọng trở lại của những âm thanh đó giữ vai trò sống còn đối với khả năng kiểm soát vận động cũng như có nhiều ý nghĩa liên quan đến các hành vi khác của loài dơi.

Nói tóm lại, tiếng vọng từ âm thanh phát ra khiến các con dơi quay đầu và tai đồng thời mang đến cho não hình ảnh mô tả của cảnh vật. Tiếng vọng cũng cung cấp thông tin cho trí nhớ của con dơi về môi trường xung quanh để nó có thể bay an toàn từ nơi này sang nơi khác.

Moss nói rằng: “Việc xem xét hệ thống giúp chúng tôi nhấn mạnh đến các kết quả nghiên cứu mới chỉ ra rằng âm thanh mà loài dơi tạo ra có nhiều vai trò hơn so với tiếng vọng. Chúng tôi biết được rằng mỗi lần con dơi phát ra âm thanh, hoạt động não bộ của chúng cũng thay đổi và giữ vai trò thiết yếu quyết định đến các hành vi phức tạp”.

Ví dụ, khi con dơi truy đuổi con mồi – có thể là một con bướm hay loài côn trùng nào đó, nó tính toán vị trí theo không gian 3 chiều của vật thể trong môi trường – có thể một cái cây, một bức tường hay một cây cột đèn – từ những thông tin mà âm thanh vang vọng của những tiếng kêu the thé mang lại. Những âm thanh này được tạo ra với tỉ lệ 2 đến 150 tiếng kêu trong 1 giây.

Các nhà nghiên cứu cho thấy dơi hoàn toàn có thể sử dụng tiếng vọng để ghi nhớ chi tiết của môi trường mà nó hoạt động, từ đó giữ vai trò làm thành phần ghi nhớ trong không gian cực kì nhạy cảm.

Âm thanh phát ra nói cho những con dơi biết vị trí theo chiều dọc và theo chiều ngang của con mồi dựa trên những khác biệt trong thời điểm xuất hiện, cường độ cũng như tính đa dạng của tiếng vọng nhận được. Con dơi ước tính vùng có con mồi từ độ trễ thời gian kể từ thời điểm âm thanh được phát ra cho đến khi nhận lại được tiếng vọng. Dơi cũng sử dụng hệ thống xôna của nó để đánh giá kích cỡ của mục tiêu. Cuối cùng, khi đã nhắm trúng đích nó sẽ sà xuống vồ lấy con mồi.

Các nhà nghiên cứu có thể thiết lập mối quan hệ giữa cách thức mà con người và loài dơi xử lý thông tin nhằm thực hiện các chức năng. Cả hai đều là động vật có vú mang một số đặc điểm cấu trúc não cơ bản nên dẫn đến việc có chung nét tương đồng tất yếu.

Theo Moss, loài dơi sử dụng hành vi âm thanh vận động nhằm phát tín hiệu để thăm dò môi trường, trong khi một số người khiếm thị lại tạo ra tiếng tặc lưỡi nhằm phát ra âm thanh định vị bằng tiếng vang.

Cả con người và loài dơi đều có chung cái gọi là “hành vi vận động” giúp nhào nặn nên năng lực tri giác về thế giới của họ. Con dơi quay đầu, cử động tai cũng như thay đổi đường bay nhằm phản ứng với thông tin tiếng vang mang lại về môi trường. Con người chúng ta cũng cử động mắt hay quay đầu để tăng cường tri giác nhờ các tín hiệu thị giác và thính giác.

Moss cho biết: “Tất cả các hành vi vận động này đều ảnh hưởng đến năng lực tri giác cũng như mô tả về môi trường của loài vật. Nhưng điều thú vị với chúng tôi chính là các hành vi âm thanh vận động đã đóng góp cho năng lực tri giác về môi trường, trí nhớ cũng như khả năng lập kế hoạch không gian chứ không chỉ tính đến riêng khả năng xử lý âm thanh”.

“Có thể một số thông tin chúng ta thu được từ loài dơi sẽ có ích trong việc giúp chúng ta hiểu được cơ chế hoạt động của não người. Nhưng tương lai đó vẫn còn ở rất xa”.