Nghiên cứu đột phá của Đại học UC Santa Cruz cho thấy mô não đang phát triển thể hiện hoạt động và cấu trúc tự phát ngay cả khi chưa nhận bất kỳ thông tin cảm giác nào. Điều này gợi ý rằng bộ não có sẵn một “hệ điều hành sơ khai” để xử lý thông tin thế giới.
Trước đây, quan niệm “tabula rasa” (tờ giấy trắng) cho rằng bộ não hình thành mà không có cấu trúc hay hoạt động trước khi có trải nghiệm cảm giác. Tuy nhiên, bằng phương pháp đo xung điện của mô não nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng thuyết phục về việc bộ não đã được mã hóa sẵn để hiểu thế giới. Giáo sư Tal Sharf, tác giả chính của nghiên cứu, gọi đây là “hệ điều hành sơ khai”, tương tự quan niệm về nhận thức tiên nghiệm của triết gia Immanuel Kant.
Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Nature Neuroscience, sử dụng các mô hình mô phỏng não bộ từ tế bào gốc, gọi là organoids, để quan sát hoạt động điện của các tế bào thần kinh đang phát triển. Kết quả cho thấy các chuỗi xung thần kinh không chỉ phát sinh dựa trên kinh nghiệm mà còn bị giới hạn bởi một kiến trúc sẵn có, được thiết lập trong quá trình hình thành thần kinh. Nghiên cứu này có sự tham gia của nhiều nhà khoa học quốc tế.
Giáo sư Sharf, với nền tảng vật lý ứng dụng, đã dành nhiều năm nghiên cứu sự tương tác giữa các phân tử tích điện trong hệ thống sống và cách mô hình hóa bộ não bằng tế bào gốc. Ông sử dụng các mảng vi điện cực có độ phân giải cao để ghi lại hoạt động điện của các organoids, qua đó lập bản đồ các mạch thần kinh tự tổ chức và hoạt động tự phát.
Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc hiểu rõ hơn về sự phát triển của não bộ và có tiềm năng ứng dụng trong việc chẩn đoán và điều trị các rối loạn thần kinh như Parkinson, tự kỷ. Bên cạnh đó, nó cũng giúp đánh giá tác động của các yếu tố môi trường như vi nhựa và thuốc trừ sâu lên não bộ đang phát triển. Ông Sharf cũng đang nhận được tài trợ để nghiên cứu khả năng học hỏi và giải quyết vấn đề của các mô não nuôi cấy, hứa hẹn những đột phá trong lĩnh vực điện toán sinh học.
