Não bộ con người có rất nhiều tế bào bí ẩn

The Human Brain Has a Dizzying Array of Mystery Cells

The New York Times (By Carl Zimmer - Oct 12, 2023) Bài gốc: https://www.nytimes.com/2023/10/12/science/human-brain-cells-atlas.html

Mức độ: B - Trung bình

CEFR level	Số từ	Tỉ lệ
Tổng	1032	100%
A1	668	65%
A2	136	13%
B1	42	4%
B2	81	8%
C1	14	1%
Không phân loại	91%	9%

Các nhà nghiên cứu đã xác định được khoảng 3.300 loại tế bào <cell> não, nhiều hơn gấp mười lần <an order of magnitude> những gì được biết trước đây và mới chỉ có một khái niệm <notion> mơ hồ <dim> về chức năng của chúng.

Tế bào Purkinje, một trong những loại tế bào thần kinh chính có trong não. Các nhà khoa học đã biết từ những năm 1830 rằng não được tạo thành từ nhiều loại tế bào khác nhau. (Nguồn: Science History Images/Alamy)

Một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã vẽ sơ đồ bộ não con người ở độ phân giải <resolution> tốt hơn bao giờ hết. Tập bản đồ não, một công trình trị giá 375 triệu USD được bắt đầu vào năm 2017, đã xác định được hơn 3.300 loại tế bào não, nhiều hơn gấp mười lần số lượng được phát hiện trước đây. Các nhà nghiên cứu chỉ có một khái niệm mơ hồ về chức năng của các tế bào mới <newly> được khám phá này.

Kết quả này đã được mô tả trong 21 bài báo xuất bản vào thứ Năm trên tạp chí Science và một số tạp chí khác.

Ed Lein, nhà khoa học thần kinh <neuroscientist> tại Viện <Institute> Khoa học Não bộ Allen ở Seattle, người dẫn dắt 5 nghiên cứu, cho biết những phát hiện <finding> này được thực hiện nhờ các công nghệ mới cho phép nhà nghiên cứu tìm kiếm/thăm dò <probe> hàng triệu tế bào não người được thu thập từ mô <tissue> sinh thiết <biopsy> hoặc tử thi <cadaver>.

Tiến sĩ Lein nói: “Nó thực sự cho thấy những gì có thể làm được ngay bây giờ. “Nó mở ra một kỷ nguyên <era> hoàn toàn mới về khoa học thần kinh của con người.”

Tuy nhiên, Tiến sĩ Lein cho biết tập bản đồ chỉ là bản thảo <draft> đầu tiên. Ông và các đồng nghiệp mới chỉ lấy mẫu <sample> một phần <fraction> rất nhỏ trong khoảng 170 tỷ tế bào tạo nên bộ não con người và các cuộc khảo sát trong tương lai chắc chắn sẽ khám phá ra nhiều loại tế bào hơn.

Vào những năm 1800, các nhà sinh vật học lần đầu tiên nhận thấy rằng bộ não được tạo thành từ nhiều loại tế bào khác nhau. Vào những năm 1830, nhà khoa học người Séc Jan Purkinje đã phát hiện ra rằng một số tế bào não có những sự bùng nổ của sợi nhánh đặc biệt <remarkably> dày đặc <dense>. Các tế bào Purkinje, như chúng ta đã biết hiện nay, rất cần thiết để tinh chỉnh <fine-tune> các chuyển động cơ của con người.

Các thế hệ sau đã phát triển kỹ thuật để làm cho các loại tế bào khác có thể nhìn thấy được <visible> dưới kính hiển vi. Ví dụ <for instance>, ở võng mạc <retina>, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy các “tế bào nón” có chức năng thu <capture> ánh sáng. Đến đầu những năm 2000, các nhà khoa học đã tìm thấy hơn 60 loại tế bào thần kinh chỉ riêng ở võng mạc. Họ tự hỏi có bao nhiêu loại tế bào đang ẩn nấp <lurk> ở những phần sâu bên trong não, nơi khó nghiên cứu hơn nhiều.

Với sự tài trợ <funding> của Viện Y tế Quốc gia, Tiến sĩ Lein và đồng nghiệp của mình đã bắt đầu lập bản đồ bộ não bằng cách kiểm tra <inspect> cách tế bào não kích hoạt <activate> các gen <gene> khác nhau. Ít nhất 16.000 gen đang hoạt động trong não bộ và chúng được kích hoạt theo những tổ hợp <combination> khác nhau của các loại tế bào khác nhau.

Các nhà nghiên cứu đã thu thập mô não từ nhiều nguồn, bao gồm cả những người vừa mới qua đời và những người đang trải qua <undergo> phẫu thuật <surgery> não.

Khi nghiên cứu mô não sống, các nhà khoa học gắn ống thủy tinh lên bề mặt từng tế bào để “nghe trộm” <eavesdrop> hoạt động điện não, tiêm <inject> thuốc nhuộm để xác định cấu trúc của chúng và cuối cùng là hút <suck> nhân <nucleus> ra khỏi tế bào để kiểm tra kỹ lưỡng <closely> hơn.

Thay vì thực hiện những quy trình <procedure> này bằng tay, các nhà nghiên cứu đã thiết kế robot để hoạt động hiệu quả <efficiently> qua nhiều mẫu. Tiến sĩ Lein ước tính <estimate> rằng cho đến nay, robot đã kiểm tra hơn 10 triệu tế bào não người.

Hàng dưới: Hình vẽ các tế bào thần kinh được gọi là tế bào bó hoa đôi (double bouquet cells), được phân lập từ mô sinh thiết trong quá trình phẫu thuật não. Các tế bào này có tác dụng ngăn chặn các tế bào thần kinh khác gửi quá nhiều tín hiệu. Hàng trên: Điện thế hoạt động được ghi lại từ mỗi tế bào thần kinh. (Nguồn: Viện khoa học não bộ Allen)

Một số tế bào mới được tìm thấy trong các lớp vỏ não <cerebral cortex> ở bề mặt ngoài <outer> của não. Vùng này rất cần thiết cho các nhiệm vụ trí óc phức tạp như sử dụng ngôn ngữ và lập kế hoạch cho tương lai.

Nhưng các nghiên cứu mới tiết lộ <reveal> rằng phần lớn sự đa dạng <diversity> của não nằm bên ngoài vỏ não. Một số lượng lớn <vast> các loại tế bào được phát hiện trong dự án này nằm ở các vùng sâu hơn của não, chẳng hạn như phần thân/cuống <stem> não dẫn đến tủy sống <spinal cord>.

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy nhiều loại tế bào thần kinh <neuron> mới, chúng sử dụng tín hiệu điện và hóa chất để xử lý thông tin. Nhưng tế bào thần kinh chỉ chiếm khoảng một nửa số tế bào trong não. Nửa còn lại bí ẩn <mysterious> hơn nhiều.

Ví dụ, tế bào hình sao <astrocyte> có vẻ như nuôi dưỡng các tế bào thần kinh để chúng có thể tiếp tục hoạt động bình thường. Microglia (tế bào tiểu thần kinh đệm) đóng vai trò là tế bào miễn dịch <immune>, tấn công những tế bào xâm nhập từ bên ngoài và cắt bớt <prune> một số nhánh trên tế bào thần kinh để cải thiện việc truyền tín hiệu của chúng. Và các nhà nghiên cứu cũng tìm thấy nhiều loại tế bào mới khác.

Các nhà khoa học đã sử dụng một số phương pháp tương tự để nghiên cứu bộ não của tinh tinh <chimpanzee> và các loài vật <species> khác. Bằng cách so sánh kết quả giữa các loài, họ đã nghiên cứu xem bộ não con người tiến hóa <evolve> khác biệt như thế nào so với các loài linh trưởng <primate> khác.

Các nghiên cứu trước đây cho rằng bộ não con người đặc biệt <distinctive> có thể một phần là nhờ vào việc tiến hóa các loại tế bào mới. Nhưng các nhà nghiên cứu rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng tất cả các loại tế bào trong não người đều khớp với những loại tế bào được tìm thấy ở tinh tinh và khỉ đột, những họ hàng gần nhất còn sống của chúng ta.

Trong những tế bào đó, các nhà nghiên cứu đã khám phá ra vài trăm gen ở người hoạt động tích cực hơn hoặc suy giảm đi so với các loài vượn <ape> khác. Nhiều gen trong số đó gần giống với các công tắc di truyền <genetic> có chức năng bật hoặc tắt gen.

Tiến sĩ Bakken và đồng nghiệp phát hiện ra rằng một số gen khiến con người trở nên khác biệt <distinct> có liên quan đến việc xây dựng các kết nối giữa tế bào thần kinh, được gọi là synapse.

Trygve Bakken, một nhà khoa học thần kinh tại Khoa học Não bộ Allen, người đã thực hiện các nghiên cứu về linh trưởng, cho biết: “Thực sự là sự liên lạc - cách các tế bào giao tiếp với nhau - khiến chúng ta khác biệt với tinh tinh”.

Megan Carey, một nhà khoa học thần kinh tại Champalimaud Center for the Unknown ở Bồ Đào Nha, người không tham gia dự án bản đồ não, cho biết nghiên cứu này cung cấp một lượng dữ liệu mới đáng kinh ngạc <staggering> cho các nhà nghiên cứu sử dụng trong các nghiên cứu trong tương lai. “Tôi nghĩ đây là một công trình cực kỳ thành công”, bà nói.

Tuy nhiên, bà cũng cảnh báo rằng việc hiểu cách thức hoạt động của bộ não con người sẽ không chỉ đơn giản là liệt kê từng bộ phận một cách chi tiết nhất. Các nhà thần kinh học cũng sẽ phải lùi lại và nhìn nhận bộ não như một hệ thống tự điều tiết.

Tiến sĩ Carey nói: “Sẽ có câu trả lời trong tập dữ liệu này giúp chúng tôi tiến gần hơn đến điều đó. Chúng tôi chỉ chưa biết chúng là cái nào thôi.”

Adam Hantman, một nhà khoa học thần kinh tại Đại học Bắc Carolina, người không tham gia vào nghiên cứu, cho rằng tập bản đồ sẽ giúp ích rất nhiều cho một số loại nghiên cứu, như theo dõi <trace> sự phát triển của não bộ. Nhưng ông đặt câu hỏi liệu danh mục <catalog> các loại tế bào có làm sáng tỏ <elucidate> hành vi phức tạp hay không.

“Chúng tôi muốn biết cả dàn nhạc <orchestra> đang làm gì,” ông nói. “Chúng tôi không thực sự quan tâm một nghệ sĩ violin đang làm gì vào một thời điểm cụ thể.”