Các nhà khoa học vẽ bản đồ cách các tế bào não cá thể xử lý mùi trong nghiên cứu người đột phá

Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà khoa học đã ghi lại được hoạt động của từng nơ-ron ở người tỉnh táo khi họ trải nghiệm các mùi khác nhau, mở ra những hiểu biết chưa từng có về một trong những giác quan bí ẩn nhất của con người. Nghiên cứu mang tính bước ngoặt này, được công bố trên tạp chí Nature, đã lấp đầy khoảng trống hàng thập kỷ giữa các thí nghiệm trên động vật và hiểu biết về khứu giác ở người.

Kỹ thuật ghi nhận cách mạng tiết lộ bí mật thần kinh của mùi

Nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học tại University Hospital Bonn dẫn đầu đã áp dụng các kỹ thuật ghi nhận tiên tiến để giám sát hoạt động của các nơ-ron đơn lẻ trong vùng vỏ não piriform và thùy thái dương của các tình nguyện viên tỉnh táo. Khi người tham gia thực hiện các nhiệm vụ đánh giá và nhận dạng mùi, các nhà nghiên cứu ghi lại các mẫu hoạt động điện thần kinh thời gian thực ở nhiều khu vực não, bao gồm vỏ não piriform, hạch amygdala, vỏ não entorhinal và hải môn.

Họ phát hiện ra một "bộ dàn nhạc thần kinh" tinh vi, trong đó các khu vực não đóng vai trò riêng biệt trong quá trình xử lý mùi. Các nơ-ron ở vỏ não piriform chủ yếu mã hoá định danh hoá học của mùi – như một "dấu vân tay mùi" của não. Trong khi đó, các nơ-ron ở hải môn phản ánh cảm nhận chủ quan và dự đoán mức độ mà người tham gia có thể nhận diện được mùi cụ thể.

Vượt ra ngoài phát hiện mùi đơn thuần: Tích hợp đa cảm quan

Điều bất ngờ nhất là quá trình xử lý mùi trong não người không chỉ dừng lại ở việc phát hiện mùi. Các nơ-ron ở vỏ não piriform phản ứng không chỉ với mùi thực mà còn với hình ảnh liên quan đến mùi, cho thấy một hệ thống đa phương tiện tích hợp thông tin thị giác và khứu giác.

Hạch amygdala lại cho thấy những nơ-ron mã hoá giá trị cảm xúc của mùi – tức là người tham gia cảm nhận mùi đó là dễ chịu hay khó chịu. Cơ chế này giải thích tại sao một số mùi có thể gợi lên những phản ứng cảm xúc và ký ức mạnh mẽ.

Hệ quả đối với việc hiểu nhận thức của con người

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc tiếp xúc lặp lại với cùng một mùi khiến các nơ-ron giảm tốc độ bắn, minh chứng cho sự ức chế lặp lại trung tâm và cơ chế thích nghi ở mức độ tế bào đơn lẻ. Điều này giải thích tại sao chúng ta dần không nhận thấy các mùi tồn tại lâu dài, từ hương cà phê đang pha trong bếp đến mùi thơm cá nhân.

Điều đáng chú ý nhất là các nhà nghiên cứu đã xác định được những nơ-ron phản ứng đồng thời với thông tin mùi và hình ảnh mang cùng ý nghĩa – thực tế là những "tế bào khái niệm" cho mùi. Những phát hiện này cho thấy khứu giác của con người không chỉ là một hệ thống phát hiện hoá học, mà còn là một phần của bộ mã hoá khái niệm phức tạp tích hợp nhiều giác quan và ý nghĩa trừu tượng.

Nghiên cứu đột phá này mở ra các con đường mới để hiểu các rối loạn cảm giác, phát triển phương pháp điều trị các bệnh liên quan đến mùi, và nâng cao hiểu biết cơ bản về cách não người xây dựng trải nghiệm cảm giác phong phú của thế giới.