Phát hiện mới về bộ não của động vật linh trưởng

Nghiên cứu được tiến hành bởi Maria Ercsey-Ravasz và Zoltan Toroczkai, làm việc tại Trung tâm liên ngành Khoa học mạng và các ứng dụng (iCeNSA), kết hợp với khoa Vật lý, trường đại học Notre Dame, Hoa Kỳ, và nhóm các nhà Tâm thần học phân tử ở Pháp, đã tiết lộ những thông tin mà chưa được biết trước đây về bộ não của các động vật linh trưởng.

Kết quả của nghiên cứu trên đã được công bố trên tạp chí Cerebral Cortex, cho thấy bộ não được đặc trưng bởi một mạng lưới thần kinh quan trọng có tính kết cấu nhất quán, trong số các khu chức năng của vỏ não, chịu trách nhiệm chi phối các hoạt động như: nghe, nhìn, cảm ứng, điều khiển chuyển động và các hoạt động phức tạp khác. Nghiên cứu cho thấy mạng lưới ở vỏ não với những thuộc tính đặc trưng của chúng có thể phát sinh kết nối với nhau một cách độc lập.

Bộ não của động vật linh trưởng là là một mạng lưới
kết nối giữa các khu vực chức năng

Tiến sĩ thực tập Ercsey-Ravasz, và giáo sư vật lý Toroczkai đã tiến hành phân tích các dữ liệu trên não khỉ được thu thập trong suốt 1 năm bởi một nhóm 70 nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Henry Kennedy ở Lyon, Pháp. Nhóm nghiên cứu của Kennedy đã tiêm các chất đánh dấu mực vào một phần của não bộ và chụp cắt lớp não mỏng để theo dõi sự chuyển động của hóa chất thông qua các chi nhánh của tế bào thần kinh, được gọi là sợi trục thần kinh, phần sinh dưỡng của tế bào. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các thiết bị chuyên ngành của Trung tâm liên ngành khoa học mạng và các ứng dụng (iCeNSA) trong việc phân tích các mạng lưới bên trong bộ não, cũng như trong các lĩnh vực khác như sự lây lan của bệnh tật và các mạng lưới giao tiếp xã hội. Phân tích của họ đã xác định được sự thống nhất của kết nối giữa các vùng của não bộ.

Ercsey-Ravasz, trong một nghiên cứu đã được đăng tải trên báo chí sau đó, cũng đã chứng minh rằng số lượng kết nối lớn nhất giữa các khu vực gần nhất, và sự sụt giảm số lượng trong một mô hình ở khoảng cách xa.Tính cân đối của kiểu mẫu từ động vật đến động vật gợi ý rằng các kết nối là cần thiết, và càng ít kết nối đường dài có khả năng chuyển mạch điều khiển phối hợp hoặc điều chỉnh trao đổi thông tin giữa các vùng não.

Nghiên cứu là một phần của việc điều tra bao quát hơn các chức năng của não và trí thông minh, vốn đã được tiến hành gấp rút trong những năm gần đây thay thế cho dự án nghiên cứu "mạch điện máy tính và trí thông minh con người", vốn đã bị từ bỏ vào những năm 1970. "Hóa ra bộ não không chỉ là mạng lưới các mạch điện mà nó còn hàm chứa những yếu tố kỹ thuật phức tạp," Toroczkai nói. "Đây là một hệ thống phức tạp đáng kinh ngạc, và là lời giải thích cho lý do tại sao rất khó để hiểu rõ ràng hoạt động của bộ não linh trưởng".

Bộ não động vật linh trưởng trưởng thành có 100 tỷ tế bào thần kinh với các nhánh, kết nối với hơn 100 nghìn tỷ điểm. Theo cách tiếp cận từ trên xuống, được gọi là chức năng phân tích, xác định các gói dữ liệu bên trong não, giúp truyền tải khối lượng dữ liệu tuyệt đối. Não khỉ có 83 khu vực như vậy, trong khi bộ não con người thì có hơn 120 khu vực. "Những gì chúng tôi tìm thấy là một mạng lưới kết nối giữa các khu vực chức năng", Toroczkai nói. "Điều này thật sự quan trọng bởi vì giờ đây chúng ta có thêm thông tin chi tiết về cách thức bộ não kết nối với các khu vực chức năng trên một quy mô lớn."

Toroczkai và Ercsey-Ravasz sẽ tiếp tục nghiên cứu trong lĩnh vực này với các cộng tác viên quốc tế, nhằm mục đích hiểu biết thông tin nhận được qua các giác quan và chuyển đổi xung điện được xử lý trong não. "Nó trông giống như có một số loại thuật toán nói chung đang được chạy trong mạng lưới não", ông nói. "Hệ thống kết nối là rất lạ và không phải là điều bạn mong chờ.. Đây chính là một trong những động lực chính cho nghiên cứu này."