Chúng ta đã quen coi thị giác là một điều gì đó tức thời: mở mắt ra — và thế giới đã được lắp ghép sẵn. Cái bàn vẫn là cái bàn, khuôn mặt vẫn là khuôn mặt, đường nét vẫn là đường nét. Đằng sau vẻ đơn giản tưởng chừng ấy ẩn giấu một công việc vô cùng phức tạp của não bộ. Các vùng khác nhau của vỏ não đồng thời phân tích những thuộc tính riêng lẻ của hình ảnh, trao đổi tín hiệu với nhau và dần dần đi đến một trạng thái chung. Một nghiên cứu mới đã chỉ ra một trong những cơ chế nhờ đó một «sự đồng thuận» như vậy có thể hình thành ngay bên trong vỏ não thị giác.
Nghiên cứu được công bố ngày 18 tháng Chín năm 2026 trên tạp chí Nature Neuroscience do các nhà thần kinh học từ ba cơ sở nghiên cứu thực hiện. Tác giả chính — Mitra Javadzadeh (hiện là nghiên cứu viên tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor) — đã đứng đầu nhóm, cùng với các nhà nghiên cứu từ Đại học Cambridge và Đại học College London. Họ cùng nhau nghiên cứu sự tương tác giữa hai vùng thị giác của não chuột — vỏ não thị giác sơ cấp V1 và vùng trung gian bên LM. Cả hai đều tham gia vào việc xử lý thông tin thị giác, nhưng thực hiện công việc này ở những mức độ khác nhau. V1 là nơi đầu tiên tiếp nhận tín hiệu cảm giác từ đồi thị, còn LM tham gia vào quá trình xử lý hình ảnh phức tạp hơn. Giữa chúng luôn có dòng thông tin lưu chuyển theo cả hai chiều.
Các nhà nghiên cứu đồng thời ghi nhận hoạt động của 194 nơ-ron V1 và 228 nơ-ron LM ở bảy con chuột. Các con vật thực hiện nhiệm vụ phân biệt hướng của kích thích thị giác — chúng phải phân biệt các đường thẳng nghiêng ở những góc khác nhau và được thưởng khi trả lời đúng. Các nhà khoa học quan sát cách hai vùng phản ứng với cùng một hình ảnh và cách hoạt động chung của chúng thay đổi theo thời gian.
Chính ở đây đã xuất hiện một hiệu ứng thú vị được gọi là «xây dựng đồng thuận». Khi hoạt động của V1 và LM kết hợp thành một hình mẫu nhất quán, trạng thái như vậy tồn tại lâu hơn đáng kể — khoảng 400 mili giây. Khi các tín hiệu tách rời nhau, động lực học nhanh chóng chuyển sang một trạng thái khác. Hệ thống dường như tự nhiên ưu tiên những cấu hình mà ở đó cả hai vùng đi đến một «quyết định» tương tự nhau.
Để mô tả hành vi này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một mô hình toán học về các hệ động lực. Trong đó, các liên kết kích thích lẫn nhau giữa V1 và LM hình thành nên cái gọi là lực hút tuyến tính gần đúng. Nếu dịch thuật ngữ này từ ngôn ngữ toán học sang ngôn ngữ của trải nghiệm thường ngày, thì đây là một không gian trạng thái, nơi những tổ hợp hoạt động nơ-ron nhất định có khả năng tồn tại lâu hơn đáng kể so với những tổ hợp khác — nhờ sự củng cố lẫn nhau của các tín hiệu giữa các vùng.
Kết quả là một bức tranh rất thú vị: sự đồng thuận giữa các vùng thực sự làm thay đổi dòng chảy thời gian bên trong mạng nơ-ron. Một số trạng thái nhanh chóng thay thế lẫn nhau, những trạng thái khác trở nên ổn định hơn và tiếp tục tồn tại hàng trăm mili giây. Trong quy mô của các quá trình nơ-ron, đây đã là một khoảng thời gian đáng kể — cơ hội để thông tin được củng cố, truyền đi xa hơn trong mạng lưới và ảnh hưởng đến quá trình xử lý tiếp theo, và do đó ảnh hưởng đến cả nhận thức.
Các nhà nghiên cứu đã kiểm chứng mô hình bằng thực nghiệm, tạm thời ức chế hoạt động của từng vùng riêng lẻ bằng quang di truyền học — một phương pháp cho phép điều khiển hoạt động của những tế bào thần kinh nhất định nhờ ánh sáng, tác động lên các protein cảm quang đã được biến đổi đặc biệt. Dữ liệu thu được đã xác nhận dự đoán then chốt của lý thuyết: động lực học của hệ thống thực sự phụ thuộc vào các liên kết qua lại giữa V1 và LM. Những trạng thái nhất quán phát triển chậm hơn, còn những trạng thái khác biệt thì nhanh hơn, điều này phù hợp với các dự đoán của mô hình.
Kết quả này gợi ra một cách nhìn khác về cách não bộ tạo nên nhận thức toàn vẹn. Thay vì một trung tâm duy nhất tập hợp những mảnh thông tin đã hoàn chỉnh, trước mắt chúng ta hiện ra một mạng lưới gồm các vùng liên tục ảnh hưởng lẫn nhau. Tính toàn vẹn không nảy sinh ở đâu đó trong một trung tâm điều khiển cấp cao, mà ngay bên trong chính sự tương tác giữa các vùng.
Có thể hình dung một dàn nhạc, nơi mỗi nhạc công nghe thấy những người còn lại và đồng thời thay đổi cách chơi của chính mình. Âm nhạc ra đời ngay trong quá trình hòa âm lẫn nhau, không có nhạc trưởng ấn định nhịp độ. Theo cách tương tự, các vùng thị giác có thể hình thành nên một hình ảnh chung: tín hiệu đi tới, quay trở lại, lại thay đổi và dần dần ổn định thành một cấu hình nhất quán. Mỗi lần như vậy, não bộ thực sự đang tự thương lượng với chính mình.
Nghiên cứu tập trung vào hệ thị giác của chuột, nên ý nghĩa của nó hiện nay trước hết nằm ở lĩnh vực tìm hiểu các cơ chế nhận thức và xử lý thông tin trong vỏ não. Đồng thời, bản thân ý tưởng này mở ra một con đường rộng lớn hơn nhiều cho nghiên cứu. Nếu động lực học tương tự cũng diễn ra giữa vô số vùng của tân vỏ não, nó có thể giúp giải thích bằng cách nào các quá trình nơ-ron phân tán trở thành một nhận thức thống nhất về những gì đang diễn ra.
Câu hỏi tiếp theo còn thú vị hơn: điều gì xảy ra khi các giác quan khác nhau đưa cho não bộ những phiên bản thực tại khác nhau? Chẳng hạn, mắt báo cáo một điều, thính giác — một điều khác, còn các cảm giác cơ thể bổ sung thông tin thứ ba. Có thể ở đây, trải nghiệm toàn vẹn cũng ra đời qua sự dung hòa dần dần của vô số dòng tín hiệu — chính cơ chế đồng thuận ấy, nhưng nay vận hành ở một mức độ tổ chức cao hơn của não bộ.
Công trình của Mitra Javadzadeh và các đồng nghiệp đưa ngành thần kinh học đến gần hơn với việc tìm hiểu một trong những nguyên lý nền tảng nhất của hoạt động não bộ. Tính thống nhất có thể nảy sinh như một thuộc tính động của mạng lưới — qua sự trao đổi liên tục, ảnh hưởng lẫn nhau và sự ổn định của các trạng thái chung. Đây không còn là sự tập hợp thông tin thụ động, mà là một sự dung hòa chủ động, sống động.
Điều mà chúng ta trải nghiệm như một thế giới duy nhất, toàn vẹn, có lẽ mỗi giây đều ra đời từ vô số hành động dung hòa nhỏ bé như thế. Hàng triệu nơ-ron không ngừng «trò chuyện» với nhau, và từ cuộc đối thoại sống động ấy, dần dần kết tinh nên thực tại mà chúng ta nhìn thấy trước mắt. Não bộ vận hành không như một hệ thứ bậc cứng nhắc, mà như một nền dân chủ, nơi mỗi vùng đều có tiếng nói.
