Chúng ta có thể đứng vững và bước đi bình thường mà không phải suy nghĩ nhiều nhưng khi đối mặt với những địa hình bất ổn định như băng tuyết, đất đá lởm chởm hay … một cây cầu khỉ thì bạn sẽ cần tập trung để giữ thăng bằng. Ngay cả khi đang mất thăng bằng thì tiềm thức của chúng ta vẫn cố gắng giữ cho cơ thể không bị ngã ra sau. Khả năng độc đáo này đã được làm sáng tỏ khi một nhóm các nhà nghiên cứu đến từ viện nghiên cứu sinh vật học Salk (California, Hoa Kỳ) đã phát hiện ra một "tiểu não" chứa các chùm neuron thần kinh nằm trong tủy sống chịu trách nhiệm xử lý thông tin cảm giác và họ cho rằng phát hiện này có thể mở ra phương pháp điều trị mới cho những người gặp khó khăn khi vận động hay giữ thăng bằng.
"Làm thế nào mà não chúng ta có thể tạo ra một cảm nhận tri giác và chuyển nó thành hành động là một trong những câu hỏi trọng tâm của ngành khoa học thần kinh. Nghiên cứu của chúng tôi mang lại một cái nhìn thật sự thiết thực về các đường dẫn thần kinh và quá trình xử lý làm nền tảng để điều khiển chuyển động và cách cơ thể cảm nhận môi trường xung quanh," giáo sư Martin Goulding đến từ viện Salk kiêm tác giả báo cáo nghiên cứu vừa được đăng tải trên tạp chí Cell cho biết.
Nghiên cứu của Goulding và nhóm của ông tập trung vào khả năng cơ thể xử lý những cảm nhận xúc giác nhẹ, cụ thể là những cảm nhận của đôi bàn chân nhằm nhận biết sự thay đổi về bề mặt bên dưới và kích hoạt phản ứng từ cơ thể.
Goulding nói: "Nghiên cứu mở ra một thứ gì đó rất cơ bản, cho đến hiện tại chúng tôi vẫn chưa hiểu được làm thế nào các tín hiệu này được mã hóa hoặc xử lý trong tủy sống. Hơn nữa, chúng tôi cũng chưa rõ làm cách nào thông tin xúc giác được kết hợp với các thông tin cảm giác khác để kiểm soát chuyển động và tư thế."
Goulding đề cập đến nhiều nguồn thông tin trong đó não chúng ta thu thập lại để giữ cho chúng ta đứng thẳng. Các tín hiệu từ nhãn cầu sẽ cho biết một bề mặt có thể trơn trượt, các thành phần cảm nhận trong tai sẽ giữ vị trí đầu trong khi các tín hiệu từ tay và chân sẽ giữ cho mọi thứ đồng bộ với nhau. Các nhà khoa học tin rằng các tín hiệu xuất phát từ thành phần cảm nhận xúc giác nhẹ sẽ được xử lý bởi các mạch thần kinh trong tủy sống nhưng đến hiện tại thì họ vẫn chưa thể xác định sự phức tạp của hệ thống này.
Thử nghiệm trên chuột, nhóm của Goulding đã triển khai các kỹ thuật ảnh hóa tiên tiến để theo dõi các sợi thần kinh dẫn truyền các tín hiệu khi chúng di chuyển từ thành phần cảm nhận xúc giác nhẹ trong bàn chân đến tủy sống. Những gì họ phát hiện là các sợi này liên kết với một nhóm neuron có tên RORα neuron và chúng cũng kết nối với vùng vận động trong não.
Họ tiến hành biến đổi di truyền trên chuột để vô hiệu hóa RORα neuron và điều này khiến cho những chú chuột thí nghiệm mất đi đáng kể về độ nhạy của da, mặc dù chúng vẫn có thể đi lại và giữ thăng bằng trên bề mặt phẳng. Tuy nhiên, khi nhóm nghiên cứu cho chuột đi qua một thanh xà hẹp thì khác biệt trở nên rõ ràng hơn: những con chuột bình thường thực hiện điều này dễ dàng hơn so với những con chuột bị biến đổi di truyền.
Các nhà khoa học cho biết sự khác biệt giữa 2 nhóm chuột thí nghiệm là khả năng cảm nhận khi chúng có nguy cơ trượt khỏi thanh xà và điều chỉnh các chi để giữ thăng bằng. Họ tin rằng điều này tương ứng với khả năng giữ thăng bằng của con người trên các bề mặt trơn trượt.
Thêm nữa, RORα neuron cũng kết nối với các neuron trong tủy sống vùng bụng đảm nhận điều khiển chuyển động và nhóm nghiên cứu cho biết đây là thành phần cốt lõi của tiểu não bởi tại đây tập trung một bó neuron hợp nhất các tín hiệu từ não với tín hiệu cảm giác và cử động chân tay tương ứng.
Steeve Bourane - nghiên cứu sinh tiền tiến sĩ thuộc nhóm của Goulding cho biết: "Chúng tôi nghĩ rằng các neuron này chịu trách nhiệm kết hợp tất cả các thông tin nhằm cho đôi chân biết phải di chuyển như thế nào. Nếu bạn đứng trên một bề mặt trơn trượt 1 lúc lâu, bạn sẽ nhận ra cơ bắp chân sẽ trở nên cứng hơn nhưng bạn cũng cảm nhận được là cơ thể đang sử dụng các cơ này. Cơ thể bạn vận động giống như chế độ autopilot của máy bay tức là tự động đưa ra các điều chỉnh khéo léo trong khi vẫn cho phép bạn tự do thực hiện các tác vụ cấp độ cao khác."
Nhóm nghiên cứu cho rằng việc hiểu rõ hơn về các mạch thần kinh nói trên có thể giúp phát triển các liệu pháp chữa trị tổn thương tủy sống và các tình trạng cản trở vận động hay mất thăng bằng.
Theo: Gizmag
Quảng cáo
