Nghiên cứu đột phá: Lần đầu công bố bản đồ não cho thấy cách thức ra quyết định

4 giờ trướcBài gốc

Dữ liệu được thu thập từ 139 con chuột, bao gồm hoạt động của hơn 600.000 tế bào thần kinh ở 279 vùng não, chiếm khoảng 95% não bộ của một con chuột. Bản đồ này là bản đồ đầu tiên cung cấp bức tranh toàn cảnh về những gì xảy ra trên não bộ khi một quyết định được đưa ra.

"Họ đã tạo ra bộ dữ liệu lớn nhất mà mọi người từng hình dung ở quy mô này" - Tiến sĩ Paul W. Glimcher, hiện là giám đốc Viện Khoa học Thần kinh tại Trường Y Grossman thuộc Đại học New York (Mỹ) chia sẻ.

Theo Glimcher, trong lĩnh vực khoa học thần kinh thì sự kiện này "sẽ đi vào lịch sử như một sự kiện lớn”.

Để xây dựng bản đồ, trước tiên các nhà nghiên cứu đã tạo ra một quy trình chuẩn hóa để chia sẻ giữa các phòng thí nghiệm, sau đó theo dõi hoạt động thần kinh ở chuột khi chúng phản ứng với các tín hiệu thị giác, tích hợp tất cả dữ liệu thu thập được từ mỗi phòng thí nghiệm. Sau 7 năm thực hiện và được trình bày trong hai nghiên cứu, những phát hiện này đã được công bố vào ngày 3/9 trên tạp chí Nature.

"Về cơ bản, có hai kết quả lớn, đó là lý do tại sao chúng tôi có hai bài báo" - Alexandre Pouget, giáo sư khoa học thần kinh cơ bản tại Đại học Geneva (Thụy Sĩ) cho biết. Một nghiên cứu đã phác thảo sự phân bố rộng rãi của hoạt động điện liên quan đến việc ra quyết định. Nghiên cứu còn lại sử dụng dữ liệu để đánh giá cách kỳ vọng định hình các lựa chọn. Pouget là đồng tác giả của nghiên cứu đầu tiên và là tác giả chính của nghiên cứu thứ hai.

"Chúng tôi bắt đầu từ con số không. Chưa từng có ai thử làm điều gì đó tương tự như thế này trước đây" – Pouget chia sẻ với CNN.

Mỗi đốm màu trong bản đồ não này đại diện cho một nơ-ron thần kinh hoạt động trong qua trình đưa ra quyết định

Các nghiên cứu trước đây cho thấy các cụm tế bào thần kinh nhỏ chỉ hoạt động ở một số vùng của não trong quá trình ra quyết định, chủ yếu ở các vùng liên quan đến đầu vào cảm giác và nhận thức. Nhưng bản đồ mới cho thấy hoạt động thần kinh diễn ra rộng rãi hơn nhiều, với các tín hiệu điện chạy qua hầu hết não bộ của chuột trong các giai đoạn khác nhau của quá trình ra quyết định.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã nghiên cứu hoạt động của não bộ trong một số nhiệm vụ nhất định bằng cách sử dụng các điện cực ghi lại xung điện từ các tế bào thần kinh đơn lẻ. Tuy nhiên, việc ghi lại từng tế bào thần kinh một là rất khó khăn và chậm.

Mất đến vài tháng làm việc sẽ cho kết quả từ khoảng 100 tế bào thần kinh, khiến kỹ thuật này trở nên phù hợp nhất để nghiên cứu các vùng não được nhắm mục tiêu cao.

Trong thập kỷ qua, khoa học thần kinh đã có một bước tiến vượt bậc với sự phát triển của các đầu dò thần kinh kỹ thuật số gọi là Neuropixels, có thể theo dõi hàng nghìn tế bào thần kinh cùng một lúc. Những điện cực nhạy cảm này là một công cụ thiết yếu để tạo ra bản đồ mới.

"Chúng tôi đã đi từ việc chỉ quan sát vài trăm tế bào thần kinh trong một khu vực đến 600.000 tế bào thần kinh trong tất cả các vùng não"- Pouget cho biết.

Trong các thí nghiệm, những con chuột được cho đội mũ có gắn điện cực trong khi xoay một vô lăng nhỏ để điều khiển chuyển động của một vòng tròn có sọc đen trắng trên màn hình. Vòng tròn xuất hiện thoáng qua ở bên trái hoặc bên phải màn hình, và những con chuột điều khiển thành công vòng tròn vào trung tâm sẽ nhận được phần thưởng là nước đường. Khi những con chuột phản ứng với những gì chúng nhìn thấy, các đầu dò Neuropixels đã ghi lại các tín hiệu điện trong não của chúng.

Theo bản đồ, hoạt động đầu tiên tăng đột biến ở khu vực ở về phía sau não, ở những vùng xử lý thông tin thị giác. Hoạt động sau đó lan rộng khắp não, với các vùng điều khiển vận động sáng lên khi quyết định của chuột đạt đến đỉnh điểm là chuyển động. Hoạt động não lan rộng tiếp theo khi chuột nhận được phần thưởng ngọt ngào.

"Không chỉ một vài vùng não tham gia vào quá trình này, mà là một mạng lưới rất lớn các vùng não hoạt động cùng nhau" - Pouget cho biết. Các tác giả nghiên cứu nhận ra việc biết được mức độ não bộ tham gia vào các quyết định sẽ giúp các nhà nghiên cứu tiến hành các nghiên cứu có mục tiêu hơn về những hành vi có tính phức tạp.

Các nhà nghiên cứu cũng đưa ra một thử thách bổ sung cho chuột. Đôi khi vòng tròn mờ nhạt, hoặc gần như vô hình. Để quyết định xoay bánh xe theo hướng nào để nhận phần thưởng, chuột sẽ phải nhớ lại những gì nó đã thấy trong những lần thử trước đó.

"Đó được gọi là kiến thức trước đó. Mọi quyết định bạn đưa ra đều được đưa ra theo cách đó" – nhà nghiên cứu Pouget cho biết thêm.

Các nhà khoa học thần kinh trước đây đã đưa ra giả thuyết rằng não bộ tiếp cận kiến thức trước đó ngay từ giai đoạn đầu của quá trình ra quyết định "vì vậy, ngay khi bạn bắt đầu xử lý kích thích giác quan, bạn sẽ hành động trong bối cảnh mà bạn mong đợi" - Pouget nói với CNN.

Ông cũng lưu ý rằng bản đồ não bộ đã chứng minh rằng dự đoán này là chính xác.

Anh Duy

Nguồn CA TP.HCM : http://congan.com.vn/quoc-te/chuyen-bon-phuong/lan-dau-cong-bo-ban-do-nao-cho-thay-cach-thuc-ra-quyet-dinh_182968.html