5. Vỏ não: leo tiếp lên các bậc thang tiến hóa

Khi chúng ta từ tủy sống đi tiếp lên phân hệ cao hơn và đi vào não, thảo luận của chúng ta đã tổng tập trung vào các khu vực thuộc não đảm nhiệm các chức năng tương tự như các chức năng khám phá được ở các loài sinh vật kém tiến hóa hơn. Bạn có lẽ đã tự hỏi: bộ phận nào trong não giúp con người hành động hữu hiệu nhất, và khiến cho loài người khác hẳn mọi loài vật khác? Những đặc điểm độc đáo ấy của bộ óc con người – cũng chính là những khả năng đã giúp bạn nêu ra được câu hỏi đề ra ở trên – gói trọn trong khả năng tư duy và ghi nhớ. Định vị chính của các năng lực này, cùng với nhiều năng lực khác, là vỏ não (cerebral cortex).

Vỏ não, đôi khi còn gọi là “não bộ đương đại” bởi vì nó mới hình thành tương đối gần đây trong hành trình tiến hóa của loài người, là một khối mô gấp nếp sâu, dợn sóng, và tạo vòng cuốn. Mặc dù chỉ dày khoảng 1/12 inch (# 2,2 mm), nhưng nếu căng phẳng ra vỏ não có thể phủ một diện tích rộng đến hơn 2 bộ vuông (# 929 cm²). Hình dạng thể chất này giúp cho diện tích bề mặt của vỏ não lớn hơn một cách đáng kể so với trường hợp vỏ não có dạng lỏng lẻo hơn và dễ xếp vào hộp sọ. Hình dạng này cũng tạo điều kiện cho các nơron nằm trong vỏ não được nối kết một cách phức tạp với nhau, cho phép việc nhập thông tin trong não đạt đến mức cao nhất, và do đó tạo điều kiện để xử lý các thông tin một cách tinh vi nhất.

Vỏ não gồm 4 phần chính được gọi là các thùy (lobe). Nhìn mặt bên của não, các thùy trán (frontal lobe) nằm ở vùng trung tâm phần trước của vỏ não, và thùy đỉnh (parietal lobe) nằm vùng phía sau các thùy trán. Các thùy thái dương (tempo–ral lobe) được tìm thấy ở vùng trung tâm phần dưới của não bộ, với các thùy chẩm (occpital lobe) nằm ở vùng phía sau các thùy thái dương. Bốn bộ thùy này về mặt vật thể được phân cách nhau nhờ các rãnh sâu được gọi là các rãnh vỏ não (sulcus–sulci). Hình 2–14a trình bày 4 vùng vỏ não.

Hình 1–14: Vỏ não: (a) Các cấu trúc vật chất chủ yếu của vỏ não được gọi là các thuỳ (lobes); (b) Hình này minh họa các chức năng liên quan đến các vùng đặc biệt của vỏ não.

Một phương cách mô tả khác về vỏ não là xem xét các chức năng liên quan đến một vùng nhất định của vỏ não. Hình 2–14b cho thấy các vùng chuyên biệt nằm trong các thùy, chúng liên quan đến các chức năng và vùng chuyên biệt trên cơ thể. Có ba vùng chính đã được phát hiện: vùng vận động, vùng cảm giác, và vùng liên hợp. Mặc dù chúng ta sẽ thảo luận từng vùng một cách riêng rẽ như thể chúng là những thực thể độc lập với nhau, nhưng hãy nhớ rằng phương thức tiếp cận này chỉ nhằm mục tiêu đơn giản hóa vấn đề: trong hầu hết các trường hợp, hành vi bị ảnh hưởng đúng lúc bởi nhiều cấu trúc và nhiều vùng trong não bộ hoạt động tương thuộc nhau. Ngoài ra, bên trong mỗi vùng còn có các phân vùng.

– Vùng vận động. Nếu nhìn vào thùy trán ở Hình 2–14b; bạn sẽ thấy một vùng in đen có tên là vùng vận động (motor area). Vùng vỏ não này chịu nhiều trách nhiệm trong vận động chủ ý của các bộ phận đặc biệt trong cơ thể. Thật vậy, một phần trong vùng vận động tương ứng với một vị trí đặc biệt trên cơ thể. Nếu cấy một điện cực vào một phần đặc biệt thuộc một vùng vận động rồi tạo một kích thích điện nhẹ, thì bộ phận tương ứng trên cơ thể sẽ có vận động ngoại ý. Nếu chúng ta dời điện cực sang một phần khác trong vùng vận động rồi kích thích nhẹ thì một bộ phận khác trên cơ thể tương ứng với phần mới này cũng sẽ vận động ngoại ý.

Đến nay vùng vận động đã được lập bản đồ khá tỉ mỉ để vẽ được sơ đồ như trình bày trong Hình 2–15. Mô hình trông có vẻ kỳ lạ này minh họa diện tích và định vị tương đối phần mô vỏ não được sử dụng để tạo vận động ở các bộ phận đặc biệt trên cơ thể con người. Như bạn có thể thấy, việc kiểm soát các vận động của cơ thể có phạm vi tương đối rộng và ít có yêu cầu về tính chính xác, thí dụ như vận động khớp gối hay khớp hông, được tập trung trong một khoảng diện tích rất nhỏ trong vùng vận động. Trái lại, các vận động cần phải chính xác và tinh tế, như các nét mặt và sử dụng khéo léo các ngón tay, được điều khiển bởi một phần lớn hơn nhiều của vùng vận động. Tóm lại. vùng vận động của vỏ não cung cấp một sự chỉ dẫn rõ ràng về mức độ phức tạp và tầm quan trọng của các khả năng vận động thuộc các vùng chuyên biệt của cơ thể.

Hình 2–12: Sự tương ứng giữa diện tích và vị trí các mô thuộc vùng vận động trên vỏ não với các bộ phận đặc biệt trên cơ thể được điều khiển bởi các mô ấy (Penfield & Rasmussen, 1950).

– Vùng cảm giác: Một khi đã biết được sự tương ứng từng cặp giữa vùng vận động và bộ phận trên cơ thể, sẽ không có gì để ngạc nhiên khi khám phá được mối liên kết tương tự giữa các phần chuyên biệt của não với các giác quan. Vùng cảm giác (sensory area) trong vỏ não gồm có ba khu vực: một khu vực chủ yếu tương ứng với xúc giác, một với thị giác, và khu vực thứ ba liên quan đến thính giác. Thí dụ như vùng cảm thể (somatosensoly area) bao gồm các vị trí chuyên biệt liên quan đến khả năng cảm nhận được các cảm giác sờ chạm (touch) ở một vùng chuyên biệt trên cơ thể. Cũng giống như vùng vận động, số lượng mô não liên kết với một vị trí chuyên biệt trên cơ thể sẽ quyết định mức độ nhạy cảm ở vị từ đó: diện tích trên não càng lớn thì độ nhạy cảm càng tăng ở vị trí tương ứng trên cơ thể. Như bạn có thể thấy ở Hình 2–16, các bộ phận như các ngón tay liên hệ với một diện tích tỷ lệ khá lớn trong vùng cảm thể của vỏ não và ngón tay là bộ phận nhạy cảm nhất trong cơ thể.

Hình 2–16: Số lượng mô càng nhiều chừng nào trong vùng vỏ não thì bộ phận liên hệ trên cơ thể càng nhạy cảm chừng nấy. Nếu như kích thước bộ phận trên cơ thể chúng ta phản ảnh số lượng mô vỏ não tương ứng thì cơ thể chúng ta sẽ trông giống như tạo vật kỳ dị này.

Các cơ quan thính giác (sound) và thị giác (sight) cũng được biểu hiện ở các vùng chuyên biệt trên vỏ não. Vùng thính giác được định vị ở thùy thái dương chịu trách nhiệm đối với cơ quan thính giác. Nếu vùng thính giác bị kích thích điện, người ta sẽ nghe được các âm thanh như tiếng lách tách (click) hoặc ậm ừ (hum). Các vị trí chuyên biệt trong khu vực thính giác cũng dường như tương ứng với các âm vực (pitch) chuyên biệt.

Nằm trong thùy chẩm, trung tâm thị giác (visual center) hoạt động tương tự như các vùng cảm giác khác; kích thích thông qua các điện cực tạo ra cảm giác thấy ánh lóe lên của ánh sáng hoặc màu sắc, việc này cho thấy các tín hiệu cảm giác ở dạng thô sơ về các hình ảnh từ mắt đưa vào sẽ được tiếp nhận ở các khu vực vỏ não này đề chuyển đổi thành các kích thích có ý nghĩa. Khu vực thị giác cũng cho một thí dụ khác về cách thức các khu vực vỏ não liên kết mật thiết với các bộ phận chuyên biệt trên cơ thể: các bộ phận chuyên biệt trong mắt liên kết với một vùng tương ứng của não – và, như bạn có thể đoán được, phần diện tích lớn nhất của vùng chuyên biệt này trên não sẽ được dành cho bộ phận nhạy cảm nhất trong mắt.

– Vùng điều phối: Hãy xem xét trường hợp sau đây.

Vào một ngày trong năm 1848, Phineas Gage, một nhân viên ngành đường sắt 25 tuổi đang phá đá thì một bộc phá đã bất chợt làm bắn một thanh đá nhọn đầu dài khoảng 3 bộ (# 0,9m) với đường kính khoảng 1 inch (# 2,5 cm) xuyên thâu qua sọ anh. Thanh đá đã đâm vào vùng dưới má trái của anh, rồi đâm xuyên lên đỉnh đầu, và cuối cùng bắn ra ngoài không gian. Ngay lập tức anh bị lên hàng loạt cơn co giật, vậy mà ít phút sau anh đã có thể nói chuyện với các nhân viên cứu hộ. Thật ra anh đã đủ sức leo lên một đoạn cầu thang dài trước khi gặp được nhân viên cứu hộ và được chăm sóc y tề. Điều đáng ngạc nhiên là chỉ sau vài tuần vết thương của anh đã lành, và về mặt thể xác anh gần giống y như mình trước khi xảy ra tai nạn. Tuy nhiên, về mặt tâm thần, có sự khác biệt: xưa kia là một người cẩn trọng và chăm làm, nay Phineas trở thành một người luôn mê say các đề án viển vông, luôn ở tình trạng như đang bay bổng trên mây và thường là vô trách nhiệm. Như một trong các bác sĩ của anh đã nhận xét: “Trước khi bị tai nạn, mặc dù không thông qua trường lớp nào, nhưng anh có một trí tuệ thăng bằng và được những người quen biết anh đánh giá là một nhà kinh doanh nhạy bén và khôn ngoan, đầy năng động và kiến trì thực hiện các đề án hoạt động của mình. Về phương diện này trí tuệ anh đã cơ bản thay đổi hơn khiến bạn hữu và người quen biết anh phải bảo là ‘anh không còn là Gage của ngày xưa nữa.’.

Điều gì đã xảy ra cho Gage trước kia? Mặc dù không thể biết chắc – do nền khoa học vào các năm 1800 chưa có các kỹ thuật khảo sát như ngày nay – nhưng chúng ta cũng có thể suy đoán rằng có lẽ tai nạn xảy ra đã gây tổn thương vùng liên hợp nằm trong vỏ não của Gage.

Xem lại một lần cuối sơ đồ vỏ não (Hình 2–14b), bạn sẽ thấy các vùng vận động và cảm giác chiếm một phần tương đối nhỏ trên vỏ não, phần còn lại là vùng điều phối. Vùng điều phối (association area) thường được xem là cứ địa của các tiến trình trí tuệ cấp cao hơn như tư duy (thinking), ngôn ngữ (language), ký ức (memory) và vận ngôn (speech). Hầu hết các hiểu biết của chúng ta về vùng liên hợp đều có được từ những bệnh nhân đã bị một tổn thương não bộ – do các nguyên nhân tự nhiên như một khối u (tumor) hoặc một cơn đột quỵ (stroke), mỗi chứng bệnh này đều gây nghẽn tác một số mạch máu ở vỏ não, hoặc, như trong trường hợp Phineas Gage, do các tai nạn gây ra. Tổn thương vùng này có thể gây hậu quả là những thay đổi bất thường về hành vi, việc này cho thấy tầm quan trọng của vùng điều phối đối với chức năng hoạt động bình thường của con người.

Thử xem xét một thí dụ: tình trạng thất điều (aphasia/ apraxia). Thất điều xảy ra khi người ta không thể hợp nhất các hoạt động một cách hợp lý hoặc có lý luận. Thí dụ như một bệnh nhân được yêu cầu lấy một chai sô–đa trong tủ lạnh, người đó có thể đi đến bên tủ lạnh, lặp đi lặp lại động tác mở đóng cửa tủ lạnh, hoặc có thể lấy hết chai sô–đa này đến chai sô–đa khác ra khỏi tủ lạnh, nhưng lần nào cũng đánh rơi chai xuống sàn nhà. Tương tự, một người bị thất điều khi được yêu cầu mở một ổ khóa với một chìa khóa, họ có thể không có khả năng làm được điều ấy để đáp ứng theo yêu cầu – nhưng, nếu đơn giản để người ấy một mình trong một căn phòng khóa kín, khi muốn rời khỏi phòng, người ấy sẽ mở được khóa phòng.

Thất điều rõ ràng không phải là một bệnh của cơ, bởi vì người bệnh có khả năng thực hiện được từng động tác riêng lẻ của một hành vi thông thường. Ngoài ra, nếu được yêu cầu thực hiện từng động tác riêng lẻ của một dạng hành vi quan trọng hơn, thì thường người bệnh sẽ thực hiện hoàn toàn thành công. Chỉ khi nào được yêu cầu thực hiện một chuỗi các hành vi đòi hỏi một mức độ về hoạch định và trù liệu thì người bệnh mới cho thấy có khiếm khuyết. Khi ấy, dường như vùng đều phối có thể tác động như một “chủ kế hoạch” (master planner), tức người tổ chức các hành động.

Các khó khăn khác phát sinh do tổn thương ở vùng điều phối trong vỏ não liên quan đến việc sử dụng ngôn ngữ. Những vấn đề liên quan đến việc diễn đạt bằng lời nói, được gọi là rối loạn vận ngôn (aphasia), có thể có nhiều dạng. Trong trường hợp rối loạn vận ngôn Broca (Broca's aphasia, do nguyên nhân bị tổn thương vùng Broca ở não, vùng này mang tên của Paul Broca, người thầy thuốc Pháp đầu tiên xác định được vùng này), khả năng nói trở nên nói nhát gừng (halting) và khó khăn (laborious). Sở dĩ như vậy vì người bệnh không còn khả năng tìm ra thuật ngữ đúng – chúng ta thỉnh thoảng cũng bị tình trạng như là đã có thuật ngữ muốn nói trên đầu lưỡi nhưng không nói ra được, người bị rối loạn vận ngôn chỉ khác chúng ta ở điểm là không phải chỉ thỉnh thoảng bị như chúng ta mà liên tục bị tình trạng này. Người bị bệnh rối loạn vận ngôn cũng nói theo “ngôn ngữ điện tín” (verbal telegram). Một câu như: “Tôi đặt quyển sách lên bàn!” sẽ được người bệnh phát ra thành: “Tôi... đặt... quyển... sách... lên... bàn.”

Trong bệnh rối loạn vận ngôn Wernicke (Wernicke's aphasia, bệnh được đặt tên theo Carl Wernicke, người đã khám phá ra nó), người bệnh gặp khó khăn trong việc hiểu được lời người khác nói. Chứng này được thấy ở những người bệnh bị tổn thương ở một vùng chuyên biệt của não và được xác định đầu tiên bởi Wernicke. Rối loạn này khiến người bệnh có vẻ như nói lưu loát nhưng thật ra những lời được thốt ra hoàn toàn vô nghĩa. Thí dụ như trường hợp Philip Morgan, một trong những bệnh nhân của Wernicke, khi được hỏi nguyên nhân nào đã khiến ông ta đến bệnh viện, ông ta đã trả lời: “Này ông, tôi đang toát mồ hôi, tôi bứt rứt khủng khiếp, ông biết không, thỉnh thoảng tôi bị bắt lỗi, tôi không thế nói đến tarripoi¹, cách nay 1 tháng, cũng đã khá lâu, tôi đã khỏe nhiều, tôi đã chơi trên cơ nhiều người, trong khi đó, mặt khác, ông hiểu tôi muốn nói gì mà, tôi đã phải chạy quanh, tìm nó, trebbin² và mọi thứ lỉnh kỉnh như vậy.”

6. Sự biệt hóa của các bán cầu não: hai não bộ hoặc một não bộ?

Phát triển gần đây nhất, hay ít nhất cũng được hiểu theo nghĩa “tiến hoá” gần đây nhất, trong việc tổ chức và vận hành của não bộ chúng ta có lẽ đã xảy ra trong một triệu năm vừa qua: đó là sự biệt hóa của các chức năng được kiểm soát bởi hai phần nằm đối xứng nhau bên phải và trái của não bộ.

Một cách chuyên biệt, não có thể được phân thành hai phần đại thể giống nhau như kiểu hai hình ảnh đối xứng nhau qua một tấm gương, giống như thể ta có 2 tay, 2 chân, và 2 lá phổi đối xứng nhau vậy. Do phương thức nối kết các thần kinh với nhau từ não đến phần còn lại của cơ thể, nên 2 phần nửa trái và nửa phải đối xứng nhau này, còn được gọi là bán cầu não (hemisphere), kiểm soát phần cơ thể đối ứng với chúng, tức bán cầu não bên phải kiểm soát nửa trái của cơ thể, trong khi bán câu não bên trái kiểm soát nửa phải của cơ thế. Do đó những tổn thương ở bán cầu não bên phải sẽ được biểu hiện một cách điển hình bởi các rối loạn về chức năng ở nửa trên cơ thể.

Tuy vậy sự tương đồng về cấu trúc giữa 2 bán cầu não không hoàn toàn được phản ảnh trong mọi khía cạnh vận hành của não; dường như một số hoạt động thường xảy ra ở bán cầu não này nhiều hơn so với bán cầu não còn lại. Chứng cớ ban đầu về các di biệt chức năng giữa 2 bán cầu não bắt nguồn từ các công trình nghiên cứu bệnh nhân bị thất điều; các nhà nghiên cứu thấy những người gặp khó khăn về vận ngôn điển hình cho chứng thất điều thường có tổn thương thể chất (physical damage) ở bán cầu não trái. Trái lại, các bất thường thể chất ở bán cầu não phải hiếm khi gây rồi loạn về vận ngôn. Khám phá này khiến các nhà nghiên cứu đi đến kết luận là: đối với hầu hết mọi người, khả năng ngôn ngữ đinh vị thiên lệch về một bên (lateralized), nghĩa là thuộc về bán cầu não này nhiều hơn so với bản cầu não kia, như trong trường hợp này khả năng ngôn ngữ lệch về bán cầu não bên trái.

Ngày nay, dường như đã rõ ràng là hai bán câu não chuyên trách các chức năng khác nhau, mặc dù chúng ta cũng sẽ thấy về mặt bản chất và mức độ có những điểm dị biệt tùy thuộc vào mỗi cá nhân cũng như tùy thuộc vào mỗi giới tính. Bán cầu não trái chuyên trách các công việc đòi hỏi năng lực về ngôn từ (verbal strength) như kỹ năng nói (speaking), kỹ năng đọc (reading), tư duy (thinking) và lập luận (reasoning). Bán cầu não phải chỉ huy các năng lực chuyên biệt trong các lĩnh vực phi ngôn từ (non–verbal) như hiểu biết về không gian (spatial understanding), nhận biết (recognition) được các hình dạng (pattem) và hình vẽ (drawing), âm nhạc (music), và diễn tả cảm xúc (emotional expression) (Xem hình 2–17).

Hình 2–17: Loạt quét phân hình PET này trình bày hoạt động của các bán cầu não trái và phải của một người đang thực hiện nhiều hoạt động khác nhau

Ngoài ra, cách thức xử lý thông tin dường như cũng hơi khác nhau ở một bán cầu não: bán cầu não trái xem xét thông tin theo chuỗi, mỗi lúc một mảng thông tin; còn bán cầu bên phải thường xử lý thông tin một cách toàn diện, coi thông tin đó như là một tổng thể. Hơn nữa, còn có bằng chứng cho thấy hai bán cầu não phát triển theo nhịp độ hơi khác nhau trong quá trình một đời người.

Về mức độ và bản chất, tình trạng thiên lệch về một bên (lateralization) có nhiều dạng khác biệt nhau giữa cá nhân này với cá nhân khác. Nếu, giống như đa số (90%), bạn thuận tay phải (right–handed), thì phần não chi phối khả năng ngôn ngữ của bạn có lẽ nằm tập trung ở phần bên trái não. Trái lại, nếu bạn nằm trong thiểu số còn lại (10%) những người thuận tay trái (left–handed) và những người thuận cả 2 tay (ambidextrous), thì có lẽ các trung tâm ngôn ngữ trong não của bạn được định vị nơi bán cầu não phải (thuận tay trái) hoặc được phân phối đều cho 2 bán cầu não trái và phải (thuận cả 2 tay).

Ngoài những dị biệt về cấu trúc não bộ như đã được mô tả ở phần trên, ta cũng thấy ở nam giới và nữ giới một số dị biệt về giới tính liên quan đến bán cầu não cần được giải đáp. Hầu hết nam giới đều có trung tâm ngôn ngữ nằm lệch về phía bán cầu não trái: như vậy đối với họ rõ ràng ngôn ngữ được ủy thác phần lớn cho bán cầu não trái. Trái lại, nữ giới ít bị tình trạng thiên lệch hơn, nên khả năng ngôn ngữ được chia đều hơn giữa hai bán cầu não. Các dị biệt này về tình trạng thiên lệch chức năng của não bộ có thể phần nào giải thích được sự vượt trội mà nữ giới thường cho thấy trong những cuộc khảo sát đánh giá năng khiếu ngôn từ (verbal skill), chẳng hạn khả năng bắt chuyện (onset, mở đầu câu chuyện) và nói lưu loát (fluency of speech).

Các yếu tố văn hóa cũng có thể do sự khác biệt về tình trạng thiên lệch chức năng của não bộ. Thí dụ, người bản xứ Nhật Bản nói tiếng Nhật dường như xử lý thông tin về các nguyên âm chủ yếu ở bán cầu não trái. Ngược lại, người Bắc và Nam Mỹ, Châu âu, và những người có tổ tiên là người Nhật nhưng bản thân họ chỉ học tiếng Nhật khi đã lớn tuổi (thí dụ như người Mỹ gốc Nhật) thường chủ yếu vận dụng các nguyên âm bằng bán cầu não phải.

Nguyên nhân của dị biệt này có lẽ do một số đặc điểm của Nhật ngữ, như khả năng diễn đạt các ý tưởng phức tạp chỉ nhờ vào việc sử dụng các nguyên âm, dẫn đến sự phát triển một thể loại thiên lệch chức năng não bộ chuyên biệt ở người bản xứ Nhật Bản. Dị biệt về tình trạng thiên lệch này có khả năng lý giải được những sự bất đồng (dissimilarities) giữa người bản xứ nói tiếng Nhật và người phương Tây liên quan đến thế giới quan (way of thinking about the world).

Tuy đã có các thí dụ về tình trạng thiên lệch chức năng (lateralization) và sự biệt hóa (specialization) của các bán cầu não, nhưng trên thực tế hai bán cầu não cùng phối hợp vận hành và tương thuộc lẫn nhau ở hầu hết mọi người. Thậm chí, những người (đặc biệt là trẻ em nhỏ tuổi) bị tổn thương ở bán cầu não trái khiến bị mất khả năng ngôn ngữ cũng thường phục hồi được khả năng nói chuyện, bởi vì bán cầu não phải đã tham gia đảm nhận phần nào chức năng của bán cầu não trái. Như vậy não có khả năng thích nghi rất cao và có thể cải biến chức năng của nó, ít nhất cũng đến một mức độ nào đó, để phản ứng lại các hoàn cảnh bất lợi cho cá nhân.

Các dị biệt về chức năng của mỗi bán cầu não ít nhất cũng gợi ý là các đặc điểm giúp phân biệt chúng ta với những người khác có lẽ một phần do các năng lực tương đối khác nhau giữa các bán cầu não. Thí dụ như chúng ta có thể phỏng đoán rằng một văn sĩ thiên tài có bộ óc trong đó bán cầu não trái đặc biệt chiếm ưu thế, còn não bộ của một họa sĩ hoặc một kiến trúc sư có thể có nhiều năng lực hơn nơi bán cầu não phải. Như vậy công việc chúng ta có thể làm được một cách hoàn hảo nhất trong cuộc đời chúng ta có lẽ tùy thuộc vào bán cầu não nào có năng lực ưu thế hơn. (Liên quan đến các ứng dụng thực tiễn mà hiện tượng thiên lệch bán cầu não có thể mở ra, xem phần “ứng dụng thực tiễn” trình bày sau đây).

7. Não bộ bị tách đôi: thăm dò hai bán cầu não

Lần đầu tiên các cơn động kinh xảy ra, Cindy Gluccles đã nghĩ rằng bác sĩ của cô sẽ có thể cho cô một thứ thuốc để ngăn chặn chúng tái phát. Cả bác sĩ điều trị lẫn bác sĩ chuyên về nội thần kinh của cô đều lạc quan cho rằng đa số các trường hợp động kinh đều có thể bị khống chế nếu dùng đúng thuốc. Nhưng các cơn động kinh của cô ngày càng tệ hơn và xảy thường xuyên hơn, và dường như không còn biện pháp chữa trị bằng thuốc nào đem lại hiệu quả. Khám nghiệm kỹ hơn cho thấy các cơn động kinh được phát sinh do xung điện đột ngột tăng lên khá nhiều trong một bán cầu não, sau đó xung điện tràn sang bán cầu não còn lại. Cuối cùng, các bác sĩ đã quyết định chọn biện pháp tối hậu: phẫu thuật cắt bỏ bó thần kinh nối liền 2 bán cầu não. Một cách gần như thần kỳ, các cơn động kinh đã dứt hẳn. Rõ ràng cuộc giải phẫu đã thành công – nhưng liệu Cindy có còn là con người cũ như trước khi được giải phẫu không?

Vấn đề này đã khơi gợi rất nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu về não bộ và thực tế đã mang lại giải Nobel cho Roger Sperry. Sperry, cùng với một nhóm đồng nghiệp, đã khảo sát hành vi của những bệnh nhân từng được phẫu thuật cắt bỏ thể chai, tức bó sợi thần kinh nôi 2 bán cầu não. Nhóm nghiên cứu đã thấy về mọi mặt không có biến đổi gì lớn về cá tính hoặc về mức độ thông minh.

Tuy nhiên, các bệnh nhân cá biệt như Cindy Gluccles, được gọi là bệnh nhân bị tách đôi não bộ (split–brain patient, tức 2 bán cầu não thật sự hoạt động độc lập với nhau khiến 2 nửa người mất sự phối hợp) thỉnh thoảng lại có vài hành vi thật sự bất thường. Thí dụ như một bệnh nhân đã báo cáo rằng trong khi một tay ông ta kéo quần ông ta xuống thì tay kia lại kéo lên. Ngoài ra ông ta còn kể rằng tay trái ông ta túm lấy vợ ông ta lắc thật mạnh, trong khi tay phải cố giúp bà ấy thoát khỏi tay trái báng cách khống chế tay trái.

Tuy nhiên, hứng thú dành cho việc tìm hiểu hành vi kỳ lạ thi thoảng mới xảy ra này không mấy sâu sắc vì hiếm khi có người bệnh bị tách đôi não bộ có hành vi kỳ lạ để cung cấp thông tin cho cuộc nghiên cứu về việc hai bán cầu não vận hành độc lập với nhau. Vì vậy Sperry đã xây dựng một số kỹ thuật sáng tạo để nghiên cứu phương thức hoạt động của một bán cầu não. Trong một tiến trình thực nghiệm, các đối tượng nghiên cứu đã bị bịt mắt (blindfolded) được phép dùng tay mặt sờ một vật rồi được yêu cầu nói lên tên gọi vật ấy. Bởi vì nửa phải của cơ thể kết nối với bán cầu não trái – tức bán cầu não chịu trách nhiệm nhiều nhất về khả năng ngôn ngữ – người bệnh bị tách đôi não bộ có khả năng nói được tên vật ấy. Nhưng khi dùng tay trái sờ vào vật, thì các đối tượng nghiên cứu đã bịt mắt không nói được tên vật ấy. Ngoài ra, thông tin về vật ấy đã được não bộ ghi nhận vì khi bỏ khăn che mắt ra, đối tượng nghiên cứu đã có thể chọn đúng các vật đã được sờ trong lúc che mắt. Như vậy thông tin có thể được nhận biết và ghi nhớ khi chỉ sử dụng duy nhất bán cầu não phải. Đến đây cũng cần nói là thực nghiệm này sẽ không thực hiện được với bạn – trừ phi bạn đã bị phẫu thuật tách đôi não bộ – bởi vì các dây thần kinh nối liền hai bán cầu não của một não bộ bình thường sẽ lập tức truyền đạt thông tin từ bán cầu não này sang bán cầu não kia, nên dù bạn sờ vào một vật gì với tay trái thì thông tin cũng được truyền sang bán cầu não phải, do đó không phân biệt được thông tin do tay phải hay tay trái truyền đạt).

Dựa vào các thông tin rút từ được thực nghiệm giống như thực nghiệm trên ta đã thấy rõ là bán cầu não phải và trái đã được biệt hóa trong việc xử lý các thể loại thông tin khác nhau. Một điều quan trọng khác là ta phải nhận thức rằng cả hai bán cầu não đều có khả năng giúp ta hiểu biết (understanding), nhận biết (knowing), và nhận thức về thế giới (beins aware), tuy chúng hoạt động theo những phương thức có phần khác nhau. Như vậy, hai bán cầu não nên được xem là khác nhau về phương diện hiệu quả xử lý (processing efficiency) một số thể loại thông tin, chớ ta không nên xem chúng là hai bộ óc hoàn toàn tách biệt nhau. Vả lại, ở những người có não bộ bình thường, không bị tách đôi, các bán cầu não hoạt động tương thuộc nhau để giúp cho tư duy của những người này có thể đạt đến mức toàn bích và phong phú nhất mà loài người có thể làm được.