Hình dạng bộ não của chúng ta chứ không phải sự tương tác giữa các vùng khác nhau đóng vai trò then chốt trong việc ảnh hưởng đến suy nghĩ, cảm xúc và hành động của chúng ta.

Trong hơn một trăm năm, các nhà khoa học đã tin rằng suy nghĩ, cảm xúc và giấc mơ của chúng ta được định hình bằng cách các vùng não khác nhau tương tác qua một mạng lưới rộng lớn gồm hàng nghìn tỷ kết nối tế bào.

Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây do nhóm nghiên cứu tại Viện Não bộ và Sức khỏe Tâm thần Turner của Đại học Monash dẫn đầu đã kiểm tra hơn 10.000 bản đồ khác nhau về hoạt động của não bộ con người và phát hiện ra rằng hình dạng chung của bộ não của một cá nhân có nhiều ảnh hưởng đến quá trình nhận thức, cảm xúc và hành vi hơn là kết nối thần kinh phức tạp.

Nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí uy tín, thiên nhiên Ông tập hợp các phương pháp tiếp cận từ vật lý, khoa học thần kinh và tâm lý học để lật ngược mô hình hàng thế kỷ vốn nhấn mạnh tầm quan trọng của sự kết nối não bộ phức tạp, và thay vào đó xác định mối quan hệ trước đây bị đánh giá thấp giữa hình dạng và hoạt động của não bộ.

Tác giả chính và đồng nghiệp nghiên cứu, Tiến sĩ James Pang, từ Viện Turner và Trường Khoa học Tâm lý của Đại học Monash, cho biết những phát hiện này rất quan trọng vì chúng đơn giản hóa rất nhiều cách chúng ta có thể nghiên cứu cách thức hoạt động, phát triển và lão hóa của bộ não.

Alex Fornetto (trái) và James Pang đã nghiên cứu hơn 10.000 hình ảnh MRI để xác định hình dạng quan trọng của não. Tín dụng: Đại học Monash

Tiến sĩ Pang cho biết: “Công trình mở ra cơ hội hiểu được tác động của các bệnh như mất trí nhớ và đột quỵ bằng cách xem xét các mô hình về hình dạng não, những mô hình này dễ làm việc hơn nhiều so với các mô hình về toàn bộ các kết nối trong não”.

Ông nói: “Từ lâu chúng ta đã nghĩ rằng những suy nghĩ hoặc cảm giác nhất định kích hoạt hoạt động ở những phần cụ thể của não, nhưng nghiên cứu này cho thấy rằng các mô hình hoạt động có tổ chức được kích thích trên gần như toàn bộ não, giống như cách một nốt nhạc phát sinh từ những rung động xảy ra dọc theo toàn bộ chiều dài của dây đàn violon, chứ không chỉ là một phần riêng biệt”.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng hình ảnh cộng hưởng từ (MRI) để nghiên cứu mã riêng, là kiểu rung động hoặc kích thích tự nhiên trong một hệ thống, trong đó các phần khác nhau của hệ thống được kích thích ở cùng một tần số. Mô-đun tự động thường được sử dụng để nghiên cứu các hệ thống vật lý trong các lĩnh vực như vật lý và kỹ thuật, và chỉ mới được điều chỉnh gần đây để nghiên cứu não bộ.

Công việc này tập trung vào việc phát triển cách tốt nhất để xây dựng các mã riêng cho não một cách hiệu quả.

Đồng tác giả, Tiến sĩ Kevin Aquino, từ BrainKey và Đại học Sydney, cho biết: “Giống như tần số cộng hưởng của dây đàn violon được xác định bởi độ dài, mật độ và độ căng của chúng, các mã riêng của não được xác định bởi các đặc tính cấu trúc của chúng – vật lý, hình học và giải phẫu – nhưng các đặc tính cụ thể quan trọng nhất vẫn còn là một bí ẩn.”

Nhóm nghiên cứu do Viện Turner và Giáo sư Alex Fornetto thuộc Trường Khoa học Tâm lý ARC đứng đầu đã so sánh cách các hồ sơ chủ quan thu được từ các mô hình hình dạng não có thể giải thích các kiểu hoạt động khác nhau khi so sánh với các hồ sơ chủ quan thu được từ các mô hình kết nối não.

Giáo sư Fornetto cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra rằng các mã riêng được xác định bởi hình dạng não – đường viền và độ cong của chúng – thể hiện giới hạn giải phẫu mạnh nhất đối với chức năng não, giống như hình dạng của một hình trụ ảnh hưởng đến âm thanh mà nó có thể tạo ra”.

Ông nói: “Sử dụng các mô hình toán học, chúng tôi đã xác nhận các dự đoán lý thuyết rằng mối liên hệ chặt chẽ giữa hình học và chức năng được thúc đẩy bởi hoạt động giống như sóng lan truyền khắp não bộ, giống như hình dạng của một cái ao ảnh hưởng đến những gợn sóng hình thành do một viên sỏi rơi xuống.

“Những phát hiện này nâng cao khả năng dự đoán chức năng não trực tiếp từ hình dạng của nó, mở ra những con đường mới để khám phá cách thức não đóng góp vào sự khác biệt cá nhân trong hành vi và nguy cơ mắc các bệnh tâm thần và thần kinh.”

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng trên hơn 10.000 bản đồ hoạt động MRI, thu được khi các đối tượng thực hiện các nhiệm vụ khác nhau do các nhà thần kinh học phát triển để khám phá bộ não con người, hoạt động bị chi phối bởi các mẫu chủ quan với các mẫu không gian có bước sóng rất dài, kéo dài trên khoảng cách lớn hơn 40 mm.

Tiến sĩ Pang cho biết: “Phát hiện này đi ngược lại với sự hiểu biết thông thường, trong đó hoạt động trong các nhiệm vụ khác nhau thường được cho là xảy ra ở các khu vực tập trung và biệt lập của hoạt động tăng cao, đồng thời cho chúng ta biết rằng các phương pháp lập bản đồ não truyền thống chỉ có thể cho thấy phần nổi của tảng băng chìm khi hiểu được cách thức hoạt động của bộ não”.

Tham khảo: “Những hạn chế về kỹ thuật đối với chức năng não người” của James C. Pang, Kevin M. Aquino, Marian Oldenkel, Peter A. Robinson, Ben de Fulcher, Michael Breakspeare, Alex Fornetto, ngày 31 tháng 5 năm 2023, Có sẵn tại đây. thiên nhiên.
DOI: 10.1038/s41586-023-06098-1