Hoạt động của não Não g ồm hai bán cầu não và bốn thùy não với thể tích 1.400 cm3 (trong đó vỏ n ão có thể tích 500 cm3), có từ 10 đến 100 tỷ nơron (tế bào thần kinh). Cấu tạo của não đã được mổ xẻ (khi cơ thể đã chết) để tìm hiểu kỹ từ hàng trăm năm nay. Trong những năm gần đây, đã có những phương pháp mới giúp nhìn được cấu tạo của từng lớp bên trong hộp sọ khi cơ thể đang sống. Ngày nay, những sự cố nghiêm trọng như chảy máu não, có u… rất dễ dàng phát hi ện được vị trí tổn thương nhờ chụp ảnh cắt lớp và đặc biệt là chụp ảnh cắt lớp cộng hưởng từ hạt nhân. Tuy nhiên, não - đầu mối phình to ra của tất cả nơron - hoạt động như thế nào, phân công các vùng ra sao vẫn còn là điều khá bí ẩn. Các nhà vật lý đã cải tiến nâng cấp các thiết bị để nhìn thấy được não hoạt động; các nhà th ần kinh học, tâm lý học đã có những chương tr ình nghiên cứu về chức năng, hoạt động của từng khu vực ở não và dần dần hé mở nhiều điều mới lạ. Science et Avenir số tháng 6.2005 đã đưa ra một số thông tin mới về sử dụng các phương pháp này. Trung tâm nghiên cứu về não Neurospin của châu Âu Cuối năm 2006 sẽ hoàn thành việc xây d ựng Trung tâm Neurospin của châu Âu đặt tại Saint Aubin (Essone, Pháp). Các thiết bị kỹ thuật để nhìn thấy não hoạt động hiện đại nhất sẽ có ở đây. Máy chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân phổ biến hiện nay làm việc với cuộn dây siêu dẫn tạo ra từ trường cỡ 1,5-3 T, cho phép thấy được n ão với độ phân giải không gian cỡ vài milimet, tức là thấy được những cụm hàng triệu nơron. Neurospin s ẽ trang bị máy MRI với nam châm 11,7 T để nghiên cứu cơ thể người, độ phân giải sẽ tốt hơn 10 lần, nghĩa là thấy được những những cụm hàng nghìn nơron. Sẽ có MRI với nam châm 17 T để nghiên cứu tiền lâm sàng (ở chuột), lúc đó sẽ thử nghiên cứu MRI đối với từng nơtron một. Bên cạnh việc cải tiến các phương pháp EEG, MEG và PET, sẽ phát triển MRI chức năng (fMRI) và MRI khuyếch tán, nhằm nghiên cứu những chỗ nối, những tiếp xúc về thần kinh vỏ n ão, tìm ra những đường chính, đường phụ về truyền thông tin ở não. Máy phát hiện nói dối Daniel Langleben ở Đại học Pennsylvanie (Mỹ) đã làm một thiết bị phát hiện nói dối trên cơ sở MRI. Năm 2002, nghiên cứu trên những người tình nguyện, đã tìm thấy khi nói dối thì khu vực này hoạt động, lúc nào nói thật thì khu vực kia hoạt động. Bên c ạnh những phương pháp khác như PET, EEG, MEG, phương pháp dùng MRI cho nhiều kết quả xác thực và người ta đang tìm cách để được công nhận là một chứng cứ pháp lý. Ở Mỹ, tháng 8.1999 có một kẻ giết người đã được trắc nghiệm bằng EEG và xác minh là đúng. Ngược lại, tháng 2.2003, một nghi can được xử là vô tội nhờ kỹ thuật này. Có bướu toán học, có trung tâm tính toán ở não hay không? Nhiều nghiên cứu chứng minh được rằng, ở đỉnh vỏ não có một vùng cứ nhộn nhịp hẳn lên khi th ực hiện tính toán (so sánh, ước lượng, tính nhẩm…). Khi làm phép trừ, phép cộng, khi thao tác với những con số, nơron vùng đó hoạt động. Nhưng không phải đó là vùng duy nhất vì người ta phát hiện thấy một số vùng ở vỏ não trước, ở đỉnh bán cầu trái cũng làm việc. Nhìn kỹ thì thấy ở những khu vực này có một số môđun hoạt động khi tính toán. Như vậy, hiện nay người ta chưa công nhận chức năng tính toán tập trung vào một khu vực ở não mà phân tán, kết hợp với nhiều vùng khác nhau. Nghiên cứu cũng thấy rằng, khả năng toán học của trẻ em phát triển rất tự nhiên. Trước khi biết nói, trẻ em đã có ý niệm về con số qua những ví dụ thực tế khi bắt đầu nói được và khi được luyện tập, khả năng tính toán của trẻ em tăng dần lên. Những người có biệt t ài tính nhanh, nhớ nhiều con số, nhớ nhiều thứ… không phải là do các vùng tính toán thường có ở não phát triển hoạt động mạnh. Trái lại những người này kích hoạt được những vùng phụ của vỏ não (những diện tích thường ít được sử dụng), đó là những vùng ở não trước, hai bên thái dương… Việc nghiên cứu kỹ bộ não không phải chỉ có ý nghĩa về y tế, chữa bệnh mà có ý nghĩa rất lớn về tâm lý, giáo dục Nhờ nghiên cứu kỹ não và hoạt động thần kinh, người ta đã đi đến kết luận là việc đào t ạo về âm nhạc, thể thao và một số năng khiếu… phải bắt đầu từ tuổi nào thì mới có hiệu quả tốt. MRI Ở phương pháp chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân MRI (Magnetic Resonnance Imaging), người ta đ ưa cơ thể vào vùng có từ trường một chiều rất mạnh, hiện nay phổ biến là dùng từ trường sinh ra do cuộn dây siêu dẫn có dòng điện rất lớn chạy qua. Trong cơ thể có những nguyên tử mà hạt nhân có momen từ tương tự như có gắn một thanh nam châm cực nhỏ. Dưới tác dụng của từ trường ngoài, momen từ của hạt nhân nguyên tử quay đảo t ương tự như con quay dưới tác dụng của trọng trường trên mặt đất. Nếu hạt nhân đang quay đảo với tần số w mà có thêm sóng vô tuyến cùng t ần số w tác dụng, hạt nhân sẽ quay đảo cực mạnh vì có hiện tượng cộng hưởng. Đó là cộng hưởng từ hạt nhân. Khi ngừng tác dụng sóng vô tuyến, hạt nhân sẽ từ trạng thái quay đảo cực mạnh trở về trạng thái quay đảo bình thường. Hạt nhân có momen từ quay như v ậy sẽ sinh ra sóng điện từ phát ra không gian xung quanh, có thể đo được sóng điện từ đó nếu đặt vào đấy [...]... hưởng này, sẽ có được hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân ở từng lớp Có thể theo dõi ảnh để biết được cấu tạo bên trong của não lúc cơ thể đang sống (biết được có chảy máu trong não hay không, chảy ở chỗ nào) Có thể dùng MRI để theo dõi hoạt động của não, ví dụ như khu vực nào của não hoạt động, máu đưa oxy về vùng đó mạnh hay yếu Đặc điểm MRI - Phân giải không gian: 3 mm - Phân giải thời gian: 3 giây... khi sử dụng để nghiên cứu những bệnh như động kinh, dễ phát hiện những vùng nhạy cảm khi não hoạt động, đặc biệt dễ phát hiện vùng có ung thư ở não, vùng não không hoạt động, không điều khiển được ở vỏ não Đặc điểm của MEG: - Phân giải không gian: > 6 mm - Phân giải thời gian: 1 ms Thuận lợi/khó khăn: Phân giải thời gian vào loại tốt nhất, tương đương với điện não đồ, hoàn toàn đo theo kiểu không tiếp... một dạng hoạt động của não Đặc biệt đối với người chết, tất cả các dạng sóng đều phẳng lỳ, nên người ta dùng để chứng minh chắc chắn là chết thật Có thể vẽ bản đồ sóng đối với cả diện tích của da đầu hoặc theo dõi dạng sóng ở một số khu vực Phương pháp điện não đồ đã bắt đầu phát triển từ năm 1920, được dùng nhiều để nghiên cứu các bệnh tâm thần, tìm hiểu hoạt động của hệ thần kinh Đặc điểm của EEG... của dòng điện ghi được, có thể suy đoán nhiều hoạt động, tình trạng của não Có nhiều cách mắc các điện cực nhưng nói chung là bố trí để đo hiệu thế giữa từng đôi điện cực nhờ các bộ khuyếch đại điện thế vi phân, khuyếch đại chênh lệch điện thế từ 1.000 đến 100.000 lần Khi đo hiệu thế giữa hai điểm trên da đầu, hiệu thế đo được cỡ 100 mV, còn ở vỏ não hiệu thế đo được từ 12 mV Tùy hoạt động của vỏ não, ... qua phần hình nón của các tế bào thần kinh ở gần vỏ não, từ trường đo được ứng với dòng ion chạy qua cỡ 50.000 nơron Chưa đo được từ trường của dòng điện do từng nơron sinh ra Phương pháp MEG bắt đầu xuất hiện từ những năm 70 của thế kỷ XX và có nhiều cải tiến nhờ máy tính Đây là phương pháp trực tiếp đo được những tín hiệu ở não hoạt động phát ra và hoàn toàn không làm tổn hại đến não Phương pháp MEG... (Magnetoencephalography), người ta đo từ trường ở bên ngoài não do những dòng điện bên trong não gây ra để suy đoán về hoạt động của não Đây là dòng điện do các ion chạy trong các nơron (tế bào thần kinh) khi não hoạt động, dòng điện này rất nhỏ nên từ trường do chúng sinh ra ở bên ngoài não cũng rất nhỏ, cỡ vài trăm femtotesla (1 fT = 10-15 T) Để đo được từ trường cực nhỏ này phải dùng cảm biến cực nhạy... cứu về não Người ta đã phát triển phương pháp chụp ảnh cộng hưởng từ chức năng (fMRI) để nghiên cứu không chỉ về cấu tạo mà còn về chức năng hoạt động của não Tuy nhiên, phương pháp này khá tốn kém do phải dùng hêli lỏng để làm lạnh cuộn dây siêu dẫn EGG Điện não đồ EEG (Electroencephalography) là phương pháp đo dòng điện chạy qua các điện cực đặt trên da đầu, đôi khi đặt trục tiếp trên vỏ não Từ... điểm của của PET - Phân giải không gian: 6 mm - Phân giải thời gian: 8 phút Thuận lợi/khó khăn: Là phương pháp duy nhất thấy được các quá trình hóa học ở các tế bào thần kinh Độ phân giải thời gian không cao và phải trang bị máy gia tốc bên cạnh máy PET, cồng kềnh và tốn kém MEG Ở phương pháp từ não đồ MEG (Magnetoencephalography), người ta đo từ trường ở bên ngoài não do những dòng điện bên trong não. .. chuyển động quay ít hay nhiều Ví dụ, hạt nhân của nguyên tử H trong phân tử nước (H2O) của máu, từ trạng thái cộng hưởng quay về trạng thái thường rất nhanh nếu máu đang lưu thông trong mạch máu, trái lại quay về rất chậm nếu máu chảy thấm ra ngoài thịt, mỡ Ở máy MRI, người ta có thể tạo ra cộng hưởng ứng với một loại hạt nhân nào đó (ví dụ hạt nhân hyđrô) trong từng thể tích cỡ milimet khối của não và... Topography), người ta dùng nguyên tử phóng xạ làm nguyên tử đánh dấu để theo dõi Cho các nguyên tử phóng xạ này (như C, N, O, F…) kết nối với các phân tử của chất có hoạt tính chuyển hóa như đường rồi tiêm vào trong cơ thể, thường là tiêm vào máu Chất hoạt tính chuyển hóa đi vào cơ thể, tập trung ở các mô quan tâm Ở đấy, các nguyên tử phóng xạ phát ra positron (hạt như điện tử nhưng mang điện dương) đi . trong của não lúc cơ thể đang sống (biết được có chảy máu trong não hay không, chảy ở chỗ nào). Có thể dùng MRI đ ể theo dõi hoạt động của não, ví dụ như khu vực nào của não hoạt động, máu. Hoạt động của não Não g ồm hai bán cầu não và bốn thùy não với thể tích 1.400 cm3 (trong đó vỏ n ão có thể tích 500 cm3), có từ 10 đến 100 tỷ nơron (tế bào thần kinh). Cấu tạo của. toán thường có ở não phát triển hoạt động mạnh. Trái lại những người này kích hoạt được những vùng phụ của vỏ não (những diện tích thường ít được sử dụng), đó là những vùng ở não trước, hai