Phát hiện quan trọng nhất từ trước tới nay về khứu giác người

Các nhà khoa học tại Trường Y Harvard (Mỹ) vừa công bố một bước tiến mang tính đột phá khi lần đầu tiên phác họa thành công bản đồ chi tiết về cấu trúc không gian của các thụ thể khứu giác. 

Nghiên cứu này, được đăng trên tạp chí Cell ngày 28/4, được đánh giá là dấu mốc quan trọng nhất từ trước đến nay trong việc giải mã cơ chế hoạt động của khứu giác, giác quan vốn vẫn được xem là bí ẩn nhất trong hệ thống ngũ quan của con người. 

Trước đây, giới khoa học thường tin rằng các thụ thể mùi trong mũi được phân bố một cách ngẫu nhiên. Tuy nhiên, thông qua việc kết hợp kỹ thuật giải trình tự tế bào đơn và giải trình tự không gian để phân tích hơn 5,5 triệu neuron từ hơn 300 cá thể chuột, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Sandeep Robert Datta đã phát hiện một sự thật hoàn toàn khác. 

Cụ thể, hơn 1.100 loại thụ thể không hề phân tán lộn xộn mà được sắp xếp thành các dải ngang chặt chẽ và chồng chéo lên nhau theo chiều từ đỉnh xuống đáy mũi. Bản đồ này không chỉ duy trì sự nhất quán tuyệt đối giữa các cá thể mà còn khớp chính xác với bản đồ tương ứng trong hành khứu của não bộ.

Đi sâu vào cơ chế hình thành, các nhà khoa học nhận thấy axit retinoic - một phân tử quen thuộc trong quá trình phát triển phôi - đóng vai trò như một chiếc "la bàn" hóa học. Phân tử này tạo ra một gradient nồng độ trong mũi, hướng dẫn từng neuron biểu hiện đúng loại thụ thể phù hợp với vị trí không gian của nó. 

Khi nồng độ axit retinoic bị thay đổi, toàn bộ bản đồ khứu giác cũng dịch chuyển theo. Điều này chứng tỏ đây là một cơ chế có độ chính xác cực cao và có khả năng bảo tồn qua quá trình tiến hóa.

Dù các thí nghiệm được thực hiện trên chuột, phát hiện này mang ý nghĩa thực tiễn rất lớn đối với con người do sự tương đồng mật thiết trong hệ thống khứu giác của hai loài, dù có sự khác biệt nhất định về số lượng thụ thể. Giáo sư Datta nhấn mạnh, dù con người có ít thụ thể hơn so với khoảng 20 triệu neuron khứu giác của chuột, hệ thống của chúng ta về cơ bản vẫn vận hành theo những nguyên tắc tương tự.

Điều đáng chú ý là một nghiên cứu khác được đăng trên số tạp chí Cell cùng ngày 28/4, do giáo sư Catherine Dulac cũng đến từ Trường Y Harvard dẫn dắt, cũng cho kết quả nhất quán. Hai nhóm đều xác nhận bản đồ thụ thể khứu giác không chỉ tồn tại mà còn được bảo tồn chặt chẽ qua quá trình phát triển, mở ra hướng nghiên cứu mới về ý nghĩa chức năng của thứ tự các dải thụ thể.

Sự nhất quán trong kết quả từ hai nghiên cứu độc lập của nhóm Datta và nhóm Catherine Dulac càng củng cố thêm niềm tin rằng, khứu giác cũng tuân theo các nguyên tắc bản đồ không gian tương tự như thị giác, thính giác và xúc giác.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Datta đang nỗ lực phân tích mô người để xác nhận mức độ tương đồng cụ thể. Đây được xem là nền tảng thiết yếu để tìm ra phương pháp chữa trị cho hàng triệu người đang phải chịu đựng tình trạng mất mùi tạm thời hoặc vĩnh viễn do di chứng từ đại dịch Covid-19 hoặc các nguyên nhân khác. 

Việc mất đi khứu giác không đơn thuần chỉ làm giảm chất lượng sống hay mất đi khả năng thưởng thức ẩm thực, mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới năng lực nhận biết nguy hiểm và làm gia tăng đáng kể nguy cơ trầm cảm. Do thiếu hiểu biết sâu sắc về cơ chế gốc rễ, các liệu pháp điều trị hiện nay vẫn còn rất hạn chế. 

Với sự ra đời của bản đồ khứu giác rõ ràng này, giới khoa học kỳ vọng có thể phát triển các hướng đi mới như liệu pháp tế bào gốc, kỹ thuật chỉnh sửa gen hay giao diện não-máy để khôi phục giác quan đã mất.

Đánh giá về tầm quan trọng của nghiên cứu, nhà thần kinh học Alyssa Brewer từ Đại học California cơ sở Irvine (Mỹ) cho rằng phát hiện đã lật ngược hoàn toàn những quan niệm cũ và mở đường cho việc tìm hiểu cách não bộ mã hóa, diễn giải hàng nghìn mùi hương khác nhau.

Giáo sư Datta cũng khẳng định bản đồ chính là chìa khóa để chúng ta hiểu rõ cách thức hoạt động cơ bản của khứu giác, từ đó mở ra hy vọng thực sự cho con người trong việc tìm lại một giác quan gắn liền với ký ức, cảm xúc và sự sống còn.