Não người thực chất là 2 cơ quan riêng biệt?

Hàng thế kỷ qua, giới y khoa và cộng đồng khoa học toàn cầu vẫn luôn xem bộ não là một cơ quan đồng nhất phát triển từ 1 tế bào tiền thân duy nhất. Tuy nhiên, công trình nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Nature Neuroscience của các nhà khoa học thuộc Đại học Stanford (Mỹ) đã hoàn toàn lật ngược quan niệm kinh điển này. 

Kết quả phân tích cho thấy cấu trúc mà chúng ta vẫn gọi là não bộ thực chất được cấu thành từ 2 hệ thần kinh cổ đại hoàn toàn độc lập, được ghép nối khéo léo với nhau trong cùng một không gian. Mỗi phần não trong cấu trúc này đảm nhận những nhiệm vụ hoàn toàn riêng biệt đối với sự sống và tư duy của con người. 

Phần phía trước bao gồm não trước và não giữa có nhiệm vụ xử lý nhận thức cấp cao như ngôn ngữ, tư duy logic, khả năng tính toán và tư duy trừu tượng. Trong khi đó, phần não sau hay còn gọi là thân não, nằm ở đáy hộp sọ, lại đóng vai trò là trung tâm điều khiển tự động duy trì sự sống bao gồm nhịp tim, nhịp thở, chu kỳ giấc ngủ và phản xạ nuốt. 

Sự phân chia này cho phép phần thân não duy trì các chức năng sinh tồn cơ bản, tạo điều kiện cho quá trình tiến hóa tự do thử nghiệm trên phần não trước để hình thành nên những năng lực phức tạp mang tính đặc trưng của con người.

Nhóm nghiên cứu do Phó Giáo sư Kyle Loh dẫn đầu cùng các cộng sự đã phát hiện ra bí mật này khi quan sát phôi chuột ở giai đoạn phôi vị, thời điểm cơ thể bắt đầu định hình cấu trúc. Họ ghi nhận 2 nhóm tế bào tiền thân hoàn toàn tách biệt và không hề chồng lấp lên nhau ngay từ những khoảnh khắc đầu tiên của sự sống. 

Nhóm tế bào mang gen Otx2 sẽ phát triển thành não trước cùng não giữa, còn nhóm tế bào mang gen Gbx2 chịu trách nhiệm tạo nên phần não sau. Cấu hình DNA hay chromatin giữa 2 nhóm tế bào này biệt lập đến mức khiến chúng vận hành như 2 đoàn tàu chạy trên 2 đường ray song song không bao giờ giao nhau.

Giải mã ẩn số nửa thế kỷ

Khám phá mang tính bước ngoặt này đã lý giải nguyên nhân vì sao suốt nhiều thập kỷ qua, giới khoa học luôn gặp bế tắc khi cố gắng nuôi cấy tế bào thần kinh thân não trong phòng thí nghiệm. 

Trước đây, các nhà nghiên cứu thường tìm cách ép các tế bào tiền thân của não trước phát triển thành tế bào não sau, một lộ trình mà công trình mới khẳng định là hoàn toàn không thể thực hiện. 

Nhờ xác định đúng nguồn gốc tế bào ban đầu, nhóm chuyên gia từ Đại học Stanford đã lần đầu tiên nuôi cấy thành công các tế bào thần kinh vận động của não sau từ tế bào gốc vạn năng của người.

Nhìn lại lịch sử tiến hóa kéo dài hơn 550 triệu năm, mô hình 2 nguồn gốc não bộ này cũng xuất hiện ở nhiều loài động vật như gà, cá ngựa vằn và giun hình sồi sống dưới đáy đại dương. Xa hơn nữa, loài sứa phân tách tiến hóa khỏi tổ tiên chung của con người khoảng 600-700 triệu năm trước hiện vẫn sở hữu 2 hệ thần kinh nằm ở 2 đầu cơ thể riêng biệt.

Theo nhà nghiên cứu Rayyan Jokhai, dù xuất phát từ 2 nguồn gốc khác nhau nhưng 2 hệ thống này kết nối rất chặt chẽ với nhau. Trong đó, não trước chịu trách nhiệm đưa ra quyết định vận động, còn não sau điều phối chi tiết các cử động cơ mặt và cổ họng giúp con người nói chuyện hay ăn uống.

Thành tựu mới mở ra cánh cửa triển vọng trong việc tìm kiếm phương pháp điều trị cho các bệnh lý thần kinh nguy hiểm, như bệnh teo cơ tủy ở trẻ em hay xơ cứng cột bên teo cơ ở người trưởng thành. Đây là những căn bệnh phá hủy các tế bào thần kinh vận động ở thân não, khiến bệnh nhân suy giảm dần khả năng nuốt và thở. 

Bên cạnh đó, việc làm chủ quy trình nuôi cấy tế bào não sau còn hỗ trợ các nhà khoa học hiểu rõ hơn cơ chế tác động của các dòng thuốc giảm cân hiện đại như semaglutide lên các mạch thần kinh kiểm soát cảm giác đói nằm ở khu vực này.

Các nhà khoa học kỳ vọng việc mô phỏng thành công tế bào não sau trong đĩa petri sẽ tạo đà phát triển các liệu pháp tế bào tái tạo trong tương lai, mang lại niềm hy vọng mới cho những bệnh nhân mắc các bệnh suy giáp và thoái hóa thần kinh nan y.