NHỮNG KHÁM PHÁ MỚI VỀ CHẤT TRẮNG TRONG NÃO BỘ

Vào năm 2005, nhạc sư dương cầm người Thụy Điển tên là Fredrick Ullén và cũng là giáo sư tại Viện Nghiên Cứu Não Bộ Stockholm làm một cuộc nghiên cứu. . Ông cùng các cộng sự viên dùng một máy gọi là DTI (Diffusion Tension Image) để theo dõi bộ não của các nhạc sĩ dương cầm nhà nghề. Ông phám phá thấy vùng chất trắng của các nhạc sĩ phát triển nhiều hơn những người không chơi nhạc. những vùng này liên kết với phần vùng vỏ não, nơi chỉ huy điều khiển việc chuyển động các ngón tay. Ông cũng tìm thấy chạc sĩ chơi nhạc nhiều giờ trong ngày thì các tín hiệu phát ra từ máy DTI càng mạnh, nghĩa là số lượng myelin càng nhiều hay các axon được bao càng dầy. Khám phá này rất quan trọng vì nó cho thấy khi người ta học hỏi một môn phức tạp nào đó sẽ làm thay đổi số lượng chất trắng trong não bộ. Mới đây, nhà thần kinh học William T. Greenough tại trường Đại Học Illinois xác định là chuột nuôi tại chỗ để nhiều đồ chơi sẽ có nhiều myelin bao quanh dây axon hơn là chuột nuôi không có để đồ chơi. Nhà thần kinh học tại bệnh viện nhi đồng Cincinnatti là Vincent J. Schmithorst đã so sánh số lượng chất trắng của những trẻ ở độ tuổi từ 5 tới 18. Ông nhận thấy số lượng chất trắng của những đứa trẻ cao thì chỉ số thông minh IQ cũng cao. Nhiều nghiên cứu khác cho biết là những đứa trẻ không được chăm sóc sẽ có số lượng chất trắng ít hơn 17 phần trăm so với những đứa trẻ được cha mẹ chăm sóc cẩn thận.

Vào ngày 17/8/2010, giáo sư tâm lý học tại Đại Học Oregon là Michael I. Posner đã nghiên cứu sự thay đổi tính dẫn truyền và liên kết giữa các tế bào thần kinh của những người tập thiền theo phương pháp đông phương. Nghiên cứu này cho thấy thiền làm tăng cường các hoạt động dẫn truyền giữa các neurons trong não bộ, nhất là tại vùng não có chức phận điều hòa cảm xúc và cách hành xử, “The Anterior Cingulate”. 45 sinh viên được cho ngồi tập thiền trong 11 giờ, việc thay đổi trong vùng não bộ bắt đầu thấy rõ khi họ ngồi thiền được 6 giờ và mạnh nhất sau 11 giờ. Tác giả kết luận là việc thiền có thể tạo ra việc sắp xếp lại các đường dây cáp chất trắng trong não bộ hay làm tăng số lượng myelin bao quanh các sợi axons. Giáo sư Posner tuyên bố: “Điểm quan trọng của nghiên cứu này là tìm thấy sư thay đổi trong não bộ do sự tập luyện”.

Khi nghiên cứu về khiêu vũ ảnh hưởng tới hệ thần kinh, nghiên cứu trong vài năm gần đây đã chứng tỏ là khiêu vũ có thể giúp người ta ngăn ngừa và chữa trị nhiều chứng bệnh liên quan tới tuổi già, như bệnh Parkinson. Từ lâu, các nhà khoa học môn thần kinh đã hiểu rõ những động lực làm các ngón tay và bàn chân di chuyển. Đơn giản là những dữ kiện ghi nhận được sẽ được đưa tới một vùng gọi là posterior pariental cortex (vùng vỏ não phía gáy), tại đây những dữ kiện này sẽ được chuyển thành những mệnh lệnh về vận động rồi được chuyển tới vùng làm dự thảo cho các vận động, “premotor cortex” và “supplementary motor area” cũng nằm trong vùng vỏ não. Những dự thảo này sẽ được truyền tới vùng “primary motor cortex” để tạo nên các mệnh lệnh dẫn truyền chạy tới cột sống rồi các bắp thịt làm cho chúng co bóp. Vào năm 2009, Steven Brown, Giám Đốc phòng thí nghiệm NeuroArts thuộc phân khoa tâm lý và thần kinh học tại Đại Học McMaster, Ontario cùng Lawrence M. Parsons, giáo sư môn tâm lý học tại Đại Học Sheffield, Anh Quốc và Michael J. Martinez thuộc Đại Học Texas nghiên cứu sự thay đổi lượng máu cũng như hoạt động của não bộ đối với 5 người đàn ông và 5 người đàn bà nhẩy khiêu vũ nhịp điệu tango. Kết quả cho thấy là lượng máu gia tăng đáng kể và hoạt động của não bộ cũng tăng mạnh khi những bước chân nhẩy đồng bộ theo điệu nhạc.

Nghiên cứu vào tháng 12 năm 2007 của Gammon M. Earhart và Madeleine E. Hackney tại trường Y khoa Đại Học Washington, St. Louis đã chứng tỏ là khiêu vũ nhịp điệu tango làm cải thiện đáng kể sự cử động của các bệnh nhân mắc chứng bệnh Parkinson. Nghiên cứu này cũng choc ho thấy các học viên lớp học khiêu vũ điệu tango sau 20 buổi tập luyện có thân thể cân bằng và nhanh nhẹn hơn so với những người đồng thời theo môn thể dục thông thường.

III. VIỆC DẪN TRUYỀN VÀ ĐIỀU HOÀ CÁC TÍN HIỆU:

Chất trắng ảnh hưởng trên sự nhận thức như thế nào? Đối với sự dẫn truyền tín hiệu của neuron, việc truyền nhanh không phải luôn luôn đem lại kết quả tốt. Những dữ kiện được truyền qua những khoảng cách lớn, từ trung tâm này tới trung tâm kia, mỗi trung tâm mang một nhiệm vụ riêng rồi phải gửi những dữ kiện đó tới vùng khác để phân tách dữ kiện,.

Những việc học hỏi phức tạp như khi học đàn dương cầm, dữ kiện phải được gửi qua gửi lại tới rất nhiều trung tâm. Những dữ kiện này được truyền đi qua nhiều khoảng cách xa khác nhau và cuối cùng chúng phải đồng thời tới một neuron nào đó. Vì sự chính xác phải xẩy ra như vậy, điều cần thiết là phải ngăn chặn những tín hiệu truyền đi quá nhanh. Nếu tất cả những tín hiệu đều được truyền đi với vận tốc tối đa thì chúng tới nơi với những thời điểm khác nhau và trung tâm nhận không thể thể điều hợp các tín hiệu này được. Một tín hiệu được truyền đi từ một bán cầu não này tới bán cầu não kia tại vùng corpus callosum trung bình mất khoảng 30 mili-giây qua axon được bao bởi lớp myelin. Với những axon không có lớp bao myelin, tốc độ dẫn truyền phải lên tới 150 tới 300 mili-giây, Khi người ta mới sinh, không có sợi axon nào trong vùng này được bao bằng sợi myelin cả và khi người đó tới tuổi trưởng thành, chỉ có 70 phần trăm số sợi axon này được bao.

Người ta cho rằng việc điều hòa vận tốc các tín hiệu là do nút Ranvier. Trong vài năm gần đây, các nhà khoa học kết luận là chính các nút Ranvier điều hòa các tín hiệu điên sinh phức tạp, chúng là những trạm tiếp vận, tạo ra, điều hòa và làm tăng hay giảm tốc độ các tín hiệu.chạy trên các axon. Khi nghiên cứu về khả năng nghe của loài chim cú, các nhà thần kinh học thấy là những đoạn axon có nhiều nút Ranvier hơn các loài khác, do đó có thể chặn bớt các tín hiệu truyền quá nhanh trên các sợi axon, các tín hiệu dẫn truyền tới nơi được điều hoà hơn và kết quả là khả năng nghe của chúng được cải thiện hơn các loài động vật khác.

IV- CÁC BỆNH TÂM THẦN DO CHẤT TRẮNG GÂY RA:

Những bệnh do sự cấu tạo sai lạc hay thiếu myelin đã được biết rõ, như là:

Bệnh MS (Multiple Sclerosis) : Bệnh thoài hóa trung tâm thần kinh.

Bệnh tê liệt.

Bệnh Alexander: Do việc hủy hoại trung tâm thần kinh.

Nguyên do những bệnh được nghi ngờ gây nên do sự thành lập bất thường chất Myelin, bao gồm:

Bệnh Schizophrenia: Bệnh nhân mắc chứng ảo tưởng, ảo giác.

Bệnh Autism: Bệnh tự kỷ, Bệnh nhân không diễn tả được ý nghĩ của mình bằng lời nói, sống cách biệt với mọi người.

Bệnh Dyslexia: Bệnh rối loạn trong việc đọc, đánh vần hay học sinh ngữ.

Bệnh Bipolar Disorder: Loạn trí từng cơn, kèm theo tính trầm cảm.

Ngày nay với những hiểu biết về khoa thần kinh học, người ta dễ dàng hiểu là việc dẫn truyền sai lạc những tín hiệu trong các sợi axon sẽ mang đến những xáo trộn về tâm thần. Sau nhiều thập niên tìm hiểu có phải là chất xám trong não bộ gây nên những bệnh tâm thần này hay không. Ngày nay những nhà nghiên cứu về thần kinh xác định chính chất trắng giữ vai trò chủ yếu trong việc này. Ví dụ như bệnh Dyslexia, một chứng rối loạn trong việc đọc, đánh vần hay học snh ngữ là do các tín hiệu truyền đi không được điều hoà. Cấu tạo chất trắng không bình thường ảnh hưởng trên việc bao các sợi axon, sự phát triển không bình thường của các tế bào thần kinh cũng ảnh hưởng trên sự dẫn truyền tín hiệu.

Chứng không phân biệt chính xác được các nốt nhạc khác nhau là do cấu tạo bất thường trong vùng vỏ não. Nhà phân tâm học Kristi L. Hude thuộc trường Đại Học McGill tìm thấy số lượng chất trắng ít trên vùng trán phải của những người mắc bệnh này. Giáo sư Leslie K. Jacobsen tại Đại Học Yale tìm thấy bào thai đang ở giai đoạn cuối hay thiếu niên có số lượng chất trắng giảm đi đáng kể nếu hít phải khói thuốc lá. Chất nicotine ngăn cản sự phát triển của tế bào. Nếu để trẻ nhỏ tiếp xúc với môi trường có khói thuốc lá thì việc cấu tạo chất trắng và tạo nên các bao cho các sợi giây axon trong giai đoạn này sẽ bị ngăn trở và có ảnh hưởng suốt đời cho đứa nhỏ

Hiện nay người ta biết chứng Schizophrenia có nguyên nhân do sự phát triển bất thường nơi tiếp xúc của các neuron. Những bệnh này thường phát triển ở tuổi niên thiếu vì trong giai đoạn này, tiến trình của nhửng myelin bao bọc quanh các axon vùng não trước bị ngăn trở. Trên 20 nghiên cứu về chứng bệnh này trong vài năm gần đây đưa đến kết luận là có sự bất thường trong chất trắng ở những người mắc chứng bệnh này, các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy có sự đột biến của các di thể trong việc tạo nên chất myelin.

Bất thường của chất trắng cũng thấy ở những người mắc chứng Bipolar Disorder, Dyslexia, Autism cũng như bệnh Alzheimer.

Bipolar Disorder là một tình trạng sức khỏe tâm thần mãn tính trước đây được gọi là “hưng trầm cảm”. Nó gây ra sự thay đổi thường xuyên về tâm trạng, năng lượng và mức độ hoạt động. Những người bị bệnh Bipolar Disorder trải qua cảm giác buồn bã, tội lỗi và tuyệt vọng mạnh mẽ trong các giai đoạn trầm cảm, và sau đó là giai đoạn hạnh phúc tột độ được gọi là hưng cảm. Các triệu chứng của Bipolar Disorder có thể khác nhau ở mỗi người về mức độ và thời gian. Đối với một số người, cảm giác trầm cảm và tâm trạng hưng cảm có thể xoay vòng nhanh chóng, trái lại nhiều người khác, cảm giác trầm cảm và tâm trạng hưng cảm có thể thay đổi trong khoảng thời gian vài tháng. Tình trạng này đôi khi có thể leo thang và bao gồm các triệu chứng hoang tưởng, ảo giác và các loại rối loạn tâm thần khác.

Hiển nhiên việc kém phát triển myelin sẽ mang đến hậu quả là làm giảm khả năng dẫn truyền các tín hiệu trong các neurons qua các synapses tại vùng chất xám của vỏ não. Tuy vậy, chất trắng giữ vai trò căn bản cho sự truyền đạt này, nó là nền tảng cho sự truyền tin. Độ dày của myelin thay đổi tùy theo đường kính của sợi axon, nhưng nó cũng có thể làm axon bị hủy hoại. Ví dụ trong trường hợp bệnh MS, các myelin bị hư hại và đưa đến kết quả là làm các axons và neurons chết theo.

V- HỌC TẬP VÀ TUỔI GIÀ:

Dù với một động lực nào, bộ não của chúng ta cũng trưởng thành dần, từ khi mới sinh cho tới tuổi trưởng thành, đồng thời độ chính xác về việc dẫn truyền các tín hiệu tại các vùng khác nhau trong não cũng được cải thiện dần theo tuổi tác và việc luyện tập. Những sự truyền nối này hữu hiệu như thế nào còn tùy thuộc vào việc học hỏi ở vào độ tuổi nào đó.

Trong nghiên cứu của Ullén về bộ não của những người chơi dương cầm nhà nghề, ông thấy chất trắng phát triển mạnh ở những người học dương cầm khi còn nhỏ. Với những người học sau tuổi trưởng thành, chất trắng chỉ phát triển tại vùng não phía rước nơi mà việc bao quanh các axons bằng myelin vẫn còn đang thực hiện. Khám phá này cho thấy tiến trình bao của myelin quanh các sợi dây thần kinh do việc học hỏi môn nào đó chỉ thành công được tại một số tuổi nhất định nào đó, lúc này là cánh cửa mở ra cho cơ hội học hỏi, hay đó là giai đoạn quan trọng nhất trong đời người. Học ngoại ngữ sau tuổi trưởng thành thì khi nói sẽ bị ngọng, trái lại nếu học từ nhỏ, khi nói ngoại ngữ này sẽ có âm điệu như người bản xứ. Sự khác biệt này là do khi còn nhỏ, não bộ có khả năng lập lại những gì đã nhận biết được, rồi khi đã lớn, thì khả năng này không còn nữa. Về phưong diện tiến hoá, bộ não không còn khả năng khám phá ra những tiếng động mà chưa bao giờ được nghe sau khi đã trưởng thành. Trong giai đoạn này rất quan trọng trong việc phục hồi khi não bị bị thương tích ở ở thiếu niên hơn là những người đã lớn tuổi.

Ở trẻ nhỏ, khi myelin đang thành lập thì với các môn học cần sự khéo léo sẽ dễ dàng hơn ở những người đã lớn tuổi, do đó, từ những khả năng trí tuệ tới thể thao, nếu người nào muốn học một môn cho xuất sắc thì phải tập luyện ngay khi còn nhỏ. Ví dụ một đứa trẻ học môn dương cầm bắt đầu trước tuổi 11 thì khi lớn lên, số lượng chất trắng trong não bộ nhiều hơn những người không chơi dương cầm hay chỉ bắt đầu khi đã lớn tuổi.

Các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc và Hoa Kỳ gần đây đã công bố một nghiên cứu cho thấy rằng việc nghiện Internet - đặc biệt là chơi trò chơi điện tử trong thời gian dài có thể dẫn đến việc cấu trúc của não bị tổn thương nghiêm trọng: chất trắng cũng như chất xám ở một số khu vực bị giảm tới 20%.

Tổng quát thì việc thành lập myelin chấm dứt ở tuổi 20, tuy vậy các nghiên cứu cho thấy là việc vận động bộ óc ở tuổi 60, 70 hay 80 giúp cho việc ngăn chặn chứng bệnh Alzheimer và sự khôn khéo của con người tăng lên khi người ta lớn tuổi. Đây là một đề tài lớn cần nghiên cứu trong tương lai và dĩ nhiên người lớn tuổi vẫn có thể học hỏi. Việc học này có tác động tới các nơi tiếp cận các neurons (synapses) cũng như như do việc kích thích các neurons ảnh hưởng tới các lớp myelin nhiều hơn.

Tài Liệu Tham Khảo:
- Nikhil Swaminathan,  White Matter Matters in Schizophrenia, Scientific American, April 24, 2007
- R. Douglas Fields, White Matter Matters, Scientific American, Vol. 298, No. 3 (March 2008)
- Matt Peckham, Scientific Study Suggests Internet Addiction May Cause Brain Damage, Time  June 20, 2011.
- Kelli Miller, What Is White Matter Disease? Medically Reviewed by Christopher Melinosky, MD on April 04, 2020.
- Esther Heerema, MSW, White Matter in the Brain,, Medically reviewed by Shaheen Lakhan, MD, PhD. Updated on October 06, 2020
- Jeffrey W. Prescott, White Matter Integrity Disrupted in People with Alzheimer’s Gene Mutation, Radiological Society of North America, 10/2021.
Và nhiều tài liệu khác nữa