BỘ NÃO NGƯỜI ĐẾN ĐÂU KHI TRẠM TRUNG VỀ CÁC GIAI ĐOẠN TÁI TỔ CHỨC?

Một nghiên cứu lớn do Đại học Cambridge thực hiện đã làm sáng tỏ rằng bộ não con người không tiến triển theo một đường cong trơn tru từ khi sinh ra cho đến cuối đời. Thay vào đó, nó trải qua bốn giai đoạn tái tổ chức mạnh mẽ tại các mốc tuổi 9, 32, 66 và 83.

Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học xác định rõ các bước ngoặt quan trọng trong cấu trúc kết nối thần kinh của con người, mở ra cách nhìn mới về quá trình phát triển trí tuệ, cảm xúc và sự suy giảm chức năng theo tuổi tác.

Theo tiến sĩ Alexa Mousley, nhà khoa học thần kinh tại Đơn vị Khoa học Não bộ và Nhận thức của Đại học Cambridge, những thay đổi này tạo ra các giai đoạn hoạt động khác nhau của não, vừa giúp con người đạt được hiệu suất tối ưu vào từng thời điểm, vừa khiến chúng ta dễ tổn thương ở một số điểm nhất định.

Bà nhận xét: “Nghiên cứu này lần đầu tiên xác định rõ các giai đoạn chính trong quá trình phát triển của mạng lưới thần kinh trong suốt vòng đời. Chúng cho thấy não hoạt động mạnh mẽ hoặc dễ bị gián đoạn nhất tại các thời điểm cụ thể.”

Để rút ra kết luận, nhóm nghiên cứu đã phân tích 4.216 hình ảnh chụp cộng hưởng từ (MRI) của những người từ 0 đến 90 tuổi, được tổng hợp từ chín dự án lớn ở Anh và Mỹ. Những hình ảnh này sử dụng kỹ thuật MRI khuếch tán, giúp theo dõi đường đi của các phân tử nước dọc theo các sợi thần kinh.

Thông qua đó, các nhà khoa học đã dựng lại bản đồ chất trắng, vốn là các đường cao tốc liên kết các vùng não xa nhau. Tiếp theo, họ dùng thuật toán xấp xỉ và chiếu đa tạp đồng nhất (UMAP) để nén mười hai tham số về cấu trúc mạng lưới não vào không gian ba chiều, từ đó phát hiện ra các bước ngoặt rõ rệt trong sự biến đổi của các kết nối này theo thời gian.

Kết quả cho thấy, quá trình phát triển của não có thể chia thành năm kỷ nguyên chính. Thời kỳ đầu từ khi sinh ra đến khoảng 9 tuổi là giai đoạn bộ não hoạt động quá mức, hình thành nhiều khớp thần kinh cùng lúc, đồng thời chất trắng mở rộng nhanh chóng. Tuy nhiên, hiệu suất truyền tải thông tin toàn cục lại giảm sút trong giai đoạn này.

Các nhà khoa học giải thích rằng, trẻ nhỏ lúc này tập trung xây dựng các kết nối cục bộ, giống như các khu dân cư nhỏ đông đúc, thay vì phát triển các đường dẫn dài và hiệu quả hơn. Đây cũng là thời điểm cha mẹ dễ nhận thấy con thay đổi nhanh về mặt học tập, cảm xúc và chú ý. Đến khoảng 9 tuổi, sự xuất hiện của hormone dậy thì trùng khớp với bước ngoặt tái tổ chức quan trọng đầu tiên, khi não bắt đầu dịch chuyển từ cấu trúc cục bộ sang khả năng tích hợp toàn cầu.

Từ 9 đến khoảng 32 tuổi, não bước vào giai đoạn tinh chỉnh tối đa. Các kết nối trở nên ngắn hơn, hiệu quả hơn và tốc độ truyền tin cũng nhanh hơn. Đây là thời kỳ bộ não đạt đến trạng thái tối ưu về khả năng đa nhiệm và chuyên môn hóa. Tuy nhiên, bước sang tuổi 32, quá trình này đạt đỉnh và chuyển sang giai đoạn trưởng thành ổn định.

Đây là điểm mốc quan trọng nhất trong nghiên cứu. Não ngừng cải thiện về hiệu suất toàn cục và bước vào giai đoạn ổn định sau trưởng thành. Các đặc điểm nhận thức và tính cách bắt đầu trở nên bền vững hơn, phù hợp với các quan sát tâm lý ở tuổi trung niên.

Tiến sĩ Mousley cho biết: “Tuổi dậy thì có điểm bắt đầu rõ ràng, nhưng điểm kết thúc trên phương diện thần kinh lại khó xác định hơn. Dựa trên cấu trúc não, chúng tôi nhận thấy các thay đổi giống như tuổi vị thành niên kết thúc vào đầu những năm ba mươi.”

Sau tuổi 32, từ tuổi trưởng thành đến khoảng 66, bộ não bước vào thời kỳ tĩnh lặng kéo dài nhất. Khả năng tích hợp toàn cầu giảm dần, trong khi các vùng não gia tăng kết nối với các khu vực lân cận. Thay vì duy trì mạng lưới liên lạc rộng khắp, não có xu hướng tổ chức theo các khu vực nhỏ hơn, ít trao đổi với nhau hơn. Giai đoạn này được xem là ổn định, nhưng cũng tiềm ẩn nguy cơ suy giảm nhận thức khi bước vào tuổi trung niên.

Đến khoảng 66 tuổi, một bước ngoặt lớn khác xuất hiện. Chất trắng bắt đầu mỏng đi do quá trình lão hóa tự nhiên, các mạng lưới thần kinh thu hẹp lại và giao tiếp kém hiệu quả hơn. Sự tái tổ chức mạng lưới đạt đỉnh tại thời điểm này, làm tăng nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến thần kinh như tăng huyết áp và sa sút trí tuệ. Giai đoạn này được cho là bắt đầu của lão hóa sớm.

Cuối cùng, sau 83 tuổi, bộ não bước vào giai đoạn lão hóa muộn với mô hình hoàn toàn khác biệt. Các vùng trung tâm, như hồi chẩm và hồi sau trung tâm, vẫn duy trì kết nối mạnh mẽ để điều phối hoạt động tổng thể, trong khi các vùng khác suy giảm rõ rệt. Điều này cho thấy nguồn lực kết nối đã giảm đáng kể, chỉ còn những vùng trung tâm chủ yếu giữ vai trò điều phối.

Giáo sư Duncan Astle, đồng tác giả nghiên cứu, nhận định những giai đoạn chuyển tiếp này phản ánh những thay đổi sâu sắc trong sinh hoạt của con người. Ông cho rằng việc hiểu rõ các giai đoạn tái tổ chức mạnh mẽ này có thể giúp lý giải tại sao các rối loạn thần kinh, các vấn đề tâm lý và chứng mất trí thường xuất hiện vào các thời điểm nhất định của đời người.

Khám phá về các thời kỳ dễ tổn thương này có thể giúp nâng cao khả năng chẩn đoán sớm và đưa ra các biện pháp can thiệp phù hợp hơn. Tiến sĩ Katya Rubia của Đại học King’s College London nhấn mạnh: “Xác định các chuẩn mực cấu trúc não theo từng giai đoạn sẽ giúp phát hiện các bất thường sớm hơn và chính xác hơn.”

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng lưu ý rằng phần lớn dữ liệu lấy mẫu chủ yếu từ người da trắng và những người có hệ thần kinh điển hình, thế nên các kết quả này có thể phù hợp hoặc khác biệt ở các nhóm dân cư và văn hóa khác nhau.