NOBEL Y HỌC 2014

Bài đọc liên quan:
+ Nobel y học 2013
+ Nobel y học 2012
+ Nobel y học 2011
+ Nobel y học 2010
+ Nobel y học 2009

Đến hẹn lại lên, hôm qua, 06/10/2014, giái Nobel Y học đã được trao cho lĩnh vực phân tử sinh học cấu trúc và dẫn truyền thần kinh học. Vì quá bận, nên hôm nay tôi xin sơ lược lại giải này. Vấn đề mà hơn 200 năm qua các triết gia và các nhà y học vẫn còn bế tắc. Và nó đã được đặt vấn đề về mặt khoa học thực nghiệm đã 43 năm qua do John O'Keefe

Giải Nobel Sinh lý học và Y học 2014 đã được phân chia cho 3 người - một người là sinh trưởng ở New York, Hoa Kỳ, nhưng có 2 quốc tịch Hoa Kỳ và Anh, ông John O'Keefe nhận 1/2 giải Nobel Y học 2014. Và 2 người kia chia nhau 1/2 giải còn lại là, một cặp vợ chồng, cũng là đồng nghiệp từ thời nghiên cứu sinh người Nauy - Britt Moser và Edvard I. Moser - cho những khám phá của họ về tế bào não tạo thành một hệ thống định vị cho chúng ta. 

Làm thế nào để chúng ta biết ta đang ở đâu? Làm thế nào chúng ta có thể tìm ra con đường từ nơi này sang nơi khác? Và làm thế nào chúng ta có thể lưu trữ thông tin này mà chúng ta, ngay lập tức có thể tìm thấy con đường này trong lần sau, khi chúng ta cần đến? Giải Nobel đã trao cho việc phát hiện ra một hệ thống định vị, với cái gọi là "GPS bên trong não" nó làm cho con người có thể để định hướng cho mình trong không gian, thể hiện một nền tảng tế bào học cho các chức năng nhận thức cao hơn.

Năm 1971, John O'Keefe phát hiện ra các thành phần đầu tiên của hệ thống định vị này. Ông phát hiện ra rằng, có một loại tế bào thần kinh trong vùng não gọi là Hồi Hải Mã - hippocampus - khi ông thí nghiệm thì thấy một loại tế bào thần kinh được kích hoạt vùng não này khi con chuột đang ở một nơi nào đó trong một căn phòng. Ông lại thấy một loại tế bào thần kinh khác được kích hoạt khi chuột đang ở những nơi khác. O'Keefe kết luận rằng những "tế bào định vị" thành lập một bản đồ của căn phòng. 

Hơn ba thập kỷ sau đó, vào năm 2005, May-Britt và Edvard Moser phát hiện một thành phần quan trọng của hệ thống định vị của não. Họ đã xác định một loại tế bào thần kinh, mà họ gọi là "tế bào lưới" - grid cell. Chúng tạo ra một hệ thống phối hợp và cho phép định vị và tìm đường chính xác. Nghiên cứu tiếp theo của họ cho thấy làm thế nào mà các tế bào lưới có thể xác định vị trí và điều chỉnh hướng. 

Những khám phá của John O'Keefe, May-Britt Moser và Edvard Moser đã giải quyết được một vấn đề mà đã làm mất thời gian rất dài cho các triết gia và các nhà khoa học trong nhiều thế kỷ - Bằng cách nào mà bộ não tạo ra một bản đồ không gian xung quanh chúng ta, và làm thế nào chúng ta có thể điều chỉnh hướng đi theo trong một hệ thống quy hoạch phức tạp? 

Làm thế nào để chúng ta trải nghiệm môi trường của chúng ta? 

Ý thức về địa điểm và khả năng điều chỉnh hướng là nền tảng cho sự tồn tại của chúng ta. Cảm nhận của vị trí và khả năng đưa ra một nhận thức về vị trí trong hoàn cảnh thực tại. Trong khi điều chỉnh hướng, nó được liên kết với nhau với một cảm giác về khoảng cách đó là dựa trên chuyển động và kiến ​​thức về vị trí trước đó. 

Các câu hỏi về vị trí và điều chỉnh hướng đã được các triết gia và các nhà khoa học tìm hiểu trong một thời gian dài. Hơn 200 năm trước, nhà triết học Đức Immanuel Kant cho rằng một số khả năng tinh thần tồn tại như một kiến thức tiên nghiệm, độc lập kinh nghiệm. Ông được coi là người đưa ra các khái niệm về không gian như một nguyên tắc sẵn có của tâm, thông qua tâm của con người mà thế giới được nhận thức. Với sự ra đời của tâm lý học hành vi trong giữa thế kỷ 20, những câu hỏi này có thể được giải quyết bằng thực nghiệm. Khi Edward Tolman kiểm tra chuột di chuyển qua mê cung, anh ta phát hiện ra rằng, chúng có thể tìm hiểu làm thế nào để điều chỉnh hướng, và ông đã đề nghị một "bản đồ nhận thức" được hình thành trong não cho phép động vật đưa ra cách của chúng để tìm ra đường đi đến nơi chúng cần đến. Nhưng câu hỏi vẫn còn nán lại - làm thế nào một bản đồ như vậy lại được hiện diện trong bộ não? 

John O'Keefe và vị trí trong không gian 

John O'Keefe bị thu hút bởi những vấn đề làm thế nào bộ não kiểm soát hành vi và quyết định, trong những năm cuối thập niên 1960, để giải quyết các câu hỏi này với các phương pháp sinh lý thần kinh. Khi ghi âm tín hiệu từ tế bào thần kinh riêng lẻ trong một phần của não gọi là Hồi Hải Mã - hippocampus, ở chuột di chuyển tự do trong một căn phòng, O'Keefe phát hiện ra rằng các tế bào thần kinh nào đó được kích hoạt khi con vật đang ở một vị trí đặc biệt trong môi trường (Hình 1). Ông có thể chứng minh rằng các "tế bào định vị"(place cell) không chỉ đơn thuần là ghi nhận đầu vào thị giác, mà chúng đã xây dựng một bản đồ bên trong não bộ của môi trường xung quanh. O'Keefe kết luận rằng vùng Hồi Hải Mã - hippocampus - tạo ra rất nhiều bản đồ, đại diện bởi các hoạt động nhóm của các tế bào nơi đó được kích hoạt trong những môi trường khác nhau. Do đó, bộ nhớ của một môi trường có thể được lưu trữ như là một sự kết hợp các hoạt động cụ thể của tế bào diễn ra trong vùng hippocampus. 

Hình 1: Vị trí giải phẫu của Hồi Hải Mã(Hippocamus) và Khứu Não(Intorhinal Cortex)

May-Britt và Edvard Moser đi tìm tọa độ 

Hình 2 ở trên, và Hình 3 ở dưới mô tả các tế bào thần kinh trong não hoạt động gồm có 1 loại tế bào: Tế bào định vị - place cell - và Tế bào lưới - grid cell - tạo ra một hệ thống bản đồ như 1 cái GPS bên trong não cho chúng ta ghi nhận và nhớ để sau này cần đến mà sử dụng.

May-Britt và Edvard Moser đã lập được bản đồ các kết nối tới vùng Hồi Hải Mã - hippocampus - ở chuột di chuyển trong một căn phòng khi họ phát hiện ra một mô hình đáng kinh ngạc của các hoạt động trong một phần lân cận của não gọi là Khứu Não - entorhinal cortex. Ở đây, một số tế bào được kích hoạt khi các con chuột đi qua nhiều địa điểm được sắp xếp trong một mạng lưới hình lục giác(Hình 2). Mỗi một tế bào đã được kích hoạt trong một mô hình không gian độc đáo và tập thể các "tế bào lưới" tạo thành một hệ thống phối hợp cho phép chúng truy cập không gian. Cùng với các tế bào khác của khứu não nhận biết đâu là đầu và cuối của căn phòng, và biên giới của căn phòng, chúng tạo thành các mạch với các tế bào định vị trong vùng hippocampus. Mạch này tạo thành một hệ thống toàn diện định vị - gọi là GPS bên trong - trong não (hình 3). 

Một nơi cho các bản đồ trong bộ não con người 

Những nghiên cứu gần đây với kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh về não, cũng như các nghiên cứu về bệnh nhân trải qua phẫu thuật thần kinh, đã cung cấp bằng chứng cho thấy vị trí và lưới tế bào này cũng tồn tại trong con người. Ở những bệnh nhân bị bệnh Alzheimer, vùng Hồi Hải Mã và Khứu Não - entorhinal cortex - thường xuyên bị ảnh hưởng ở giai đoạn đầu, và những người này thường bị mất trí nhớ theo cách của họ và không thể nhận ra môi trường. Do đó, kiến thức về hệ thống định vị não có thể giúp chúng ta hiểu được cơ chế làm cơ sở cho sự mất trí nhớ không gian bị tàn phá ảnh hưởng đến những người mắc bệnh này. 

Việc phát hiện ra hệ thống định vị của não bộ trình bày cho một sự thay đổi mô hình trong sự hiểu biết của chúng ta về công trình của cụm các tế bào chuyên biệt làm việc với nhau để thực hiện chức năng nhận thức cao hơn. Nó đã mở ra con đường mới cho sự hiểu biết quá trình nhận thức khác, chẳng hạn như bộ nhớ, tư duy và lập kế hoạch.

Lược sử cá nhân của 3 nhà khoa học

John O'Keefe người đặt nền tảng cho nghiên cứu bản đồ sinh học phân tử cấu trúc thần kinh. Ông nhận một nửa giải Nobel Y học 2014.

John O'Keefe sinh năm 1939 tại thành phố New York, Hoa Kỳ, và ông là công dân có cả hai quốc tịch Mỹ và Anh. Ông nhận bằng tiến sĩ về học sinh lý học tâm thần kinh của McGill University, Canada vào năm 1967. Sau đó, ông chuyển đến Anh để đào tạo sau tiến sĩ tại University College London. Ông vẫn ở Đại học và được bổ nhiệm làm giáo sư khoa học thần kinh nhận thức vào năm 1987. John O'Keefe hiện đang là Giám đốc Trung tâm Wellcome Sainsbury trong mạch thần kinh và hành vi tại University College London. 

May-Britt Moser được sinh ra ở Fosnavåg, Na Uy vào năm 1963 và là một công dân Na Uy. Cô nghiên cứu tâm lý học tại University of Oslo cùng với chồng tương lai của mình và đồng nghiệp của cô, người cùng lãnh 1/4 giải Nobel 2014 - Laureate Edvard Moser. Cô đã nhận được bằng tiến sĩ thần kinh trong năm 1995 Cô nghiên cứu sau tiến sĩ tại University of Edinburgh, và sau đó một nhà khoa học, được thỉnh giảng tại University College London trước khi chuyển đến Norwegian University of Science and Technology in Trondheim vào năm 1996. May-Britt Moser được bổ nhiệm làm giáo sư thần kinh học vào năm 2000 và hiện đang là Giám đốc Centre for Neural Computation in Trondheim.

Hai vợ chồng Edward I. Moser và Mary-Britt Moser tiếp nối và hoàn thiện những gì mà John O'Keefe đã đặt những viên gạch đầu tiên. Họ cùng chia nhau 1/2 giải Nobel Y học 2014

Edvard I. Moser sinh năm 1962 tại Ålesund, Na Uy và có quốc tịch Na Uy. Ông lấy bằng tiến sĩ ngành sinh lý thần kinh của University of Oslo vào năm 1995. Ông là một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ cùng với vợ và là đồng nghiệp Laureate May-Britt Moser, đầu tiên, họ làm sau tiến sĩ ở tại University of Edinburgh, rồi sau đó họ đến thăm phòng thí nghiệm của John O'Keefe's ở London. Năm 1996, họ chuyển đến Norwegian University of Science and Technology in Trondheim, nơi mà ông Edvard Moser trở thành giáo sư vào năm 1998. Ông hiện là Viện trưởng của Kavli Institute for Systems Neuroscience in Trondheim.

Tư gia, 22h59' ngày thứ Ba, 07/10/2014