Các nhà khoa học cắt một cửa sổ vào não chuột, sau đó chiếu tia laser vào nó để kích hoạt ảo giác.
Điều đó thật kỳ lạ - nhưng kết quả của nghiên cứu, được công bố hôm nay (18 tháng 7) trên tạp chí Khoa học, thậm chí còn kỳ lạ hơn. Đáng chú ý, các nhà nghiên cứu nhận thấy, trong khi chuột có nhiều triệu tế bào thần kinh hoặc tế bào não, thì ánh sáng laser chỉ cần chạm vào khoảng 20 trong số chúng để lừa con chuột nhận ra một mô hình trên tường không thực sự ở đó.
Những kết quả này đã truyền cảm hứng cho các nhà nghiên cứu đặt câu hỏi hiếm khi được nói ra: Tại sao chuột (và con người) không ngừng vấp ngã?
"Một bộ não chuột có hàng triệu tế bào thần kinh, một bộ não con người có hàng tỷ", tác giả nghiên cứu cao cấp Karl Deisseroth, một nhà thần kinh học và tâm thần học tại Đại học Stanford, cho biết trong một tuyên bố. "Nếu chỉ 20 hoặc hơn có thể tạo ra một nhận thức, thì tại sao chúng ta không ảo giác mọi lúc, do hoạt động ngẫu nhiên giả?"
Sự nhạy cảm tinh thần đáng kinh ngạc này cho thấy bộ não của động vật có vú thậm chí còn là những cỗ máy tinh chỉnh hơn so với suy nghĩ trước đây, Deisseroth nói thêm, có khả năng đáp ứng với số lượng tế bào não cực kỳ thấp mà không bị phân tâm bởi các tế bào thần kinh ngẫu nhiên. Mặc dù thí nghiệm hiện tại chỉ xem xét sự công nhận của các mẫu hình ảnh đơn giản, nhưng có thể các cảm giác tinh thần phức tạp hơn, như cảm xúc hoặc ký ức, cũng bị điều khiển bởi một số lượng nhỏ các tế bào não đáng ngạc nhiên.
Tripping trên laser
Làm thế nào để bạn làm cho một con chuột ảo giác mà không, nói, trượt nó thuốc ảo giác? Trong thí nghiệm này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật gọi là optogenetic - về cơ bản, việc đưa các gen nhạy cảm với ánh sáng vào não động vật khiến một số tế bào thần kinh phát sáng khi tiếp xúc với các bước sóng ánh sáng nhất định.
Kỹ thuật này đã được sử dụng trong các nghiên cứu trước đây để biến chuột thành "thây ma" đói và giúp chuột bỏ thói quen uống cocaine. Ở đây, nó được sử dụng để tìm hiểu cách bộ não của chuột phản ứng khi hiển thị các kiểu đường ngang và dọc khác nhau - và để xem liệu các phản ứng thần kinh đó có thể được tạo lại hoàn toàn bằng cách đập các nhóm tế bào thần kinh nhỏ với ánh sáng nhắm mục tiêu hay không.
Các nhà nghiên cứu đã hoàn thành nhiệm vụ này bằng cách khắc một cửa sổ theo nghĩa đen vào hộp sọ của chuột (hoàn thành với khung kính trong suốt và mọi thứ). Phẫu thuật này đã phơi bày vỏ não thị giác - vùng não chịu trách nhiệm xử lý thông tin thị giác ở cả chuột và người. Các nhà khoa học cũng chèn gen vào chuột để tạo ra hai loại protein khác nhau, một loại khiến tế bào thần kinh phát sáng màu xanh lá cây bất cứ khi nào chúng được kích hoạt và một loại khác khiến tế bào thần kinh phát sáng khi tiếp xúc với ánh sáng laser hồng ngoại cụ thể.
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu chỉ cho những con chuột một mô hình di chuyển các đường song song và huấn luyện chúng liếm vòi nước khi các đường thẳng hoàn toàn hoặc nằm ngang hoàn hảo. Nhờ các protein phát sáng màu xanh lá cây, các nhà khoa học đã nhìn thấy chính xác tế bào thần kinh nào bắn ra khi những con chuột nhận ra và phản ứng với các hướng khác nhau. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu phát triển một "hình ba chiều" 3D đặc biệt của ánh sáng laser có thể bắn chính xác vào đúng điểm trong não chuột để chỉ nhắm vào những tế bào thần kinh liên quan đến nhận dạng các đường ngang hoặc dọc.
Bây giờ, cho "ảo giác." Dần dần, các nhà nghiên cứu cho thấy những con chuột ngày càng mờ đi các đường ngang và dọc, đồng thời kích hoạt các tế bào thần kinh thích hợp trong não của chuột bằng tia laser đặc biệt của chúng. Đến cuối thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã ngừng hiển thị các dòng chuột hoàn toàn - nhưng, khi tia laser chiếu vào tế bào thần kinh chịu trách nhiệm nhìn thấy các đường ngang hoặc dọc, chuột vẫn phản ứng bằng cách liếm vòi nước thích hợp.
Đây có phải là ảo giác thực sự? Có phải những con chuột thực sự "nhìn thấy" những đường vô hình? Không thể biết chắc chắn, Deisseroth nói trong một bài báo đi kèm với nghiên cứu. Tuy nhiên, tế bào não của loài gặm nhấm bắn và phản ứng hành vi với ánh sáng laser trông giống hệt như chúng đã "trong quá trình nhận thức tự nhiên", Deisseroth nói. Trên thực tế, ánh sáng laser khiến não của chuột phản ứng với một kích thích thị giác cụ thể không có ở đó.
Đáng chú ý, các nhà nghiên cứu đã viết, họ có thể kích hoạt các phản ứng thần kinh cụ thể này ở chuột bằng cách nhắm mục tiêu từ 10 đến 20 tế bào thần kinh - một phần trăm trong tổng số hàng triệu triệu con chuột.
"Chúng tôi không biết có bao nhiêu tế bào có thể kích hoạt một suy nghĩ phức tạp hơn, trải nghiệm cảm giác hoặc cảm xúc trong một người", Deisseroth nói, "nhưng nó có thể là một con số nhỏ đáng ngạc nhiên, dựa trên những gì chúng ta đang thấy con chuột."
