Trong một phòng thí nghiệm của Đại học Stanford đã diễn ra một phát hiện viết lại hai thế kỷ giả thuyết sinh học. Các nhà nghiên cứu đã phân tích những giai đoạn phát triển sớm nhất của phôi chuột và phát hiện ra một điều đáng kinh ngạc: hai chương trình di truyền hoàn toàn khác nhau điều khiển sự hình thành não trước và não sau. Một lộ trình kích hoạt gen Otx2 và dẫn đến sự hình thành não trước và não giữa. Lộ trình kia bao gồm Gbx2 và định hình sự phát triển của não sau. Điều đặc biệt quan trọng: những dòng này phát triển song song và hầu như không giao nhau, như hai đoàn tàu được đưa lên những đường ray khác nhau.
Ngay từ giai đoạn phôi vị — một trong những giai đoạn sớm nhất của quá trình phát triển phôi — các tế bào đã được phân chia theo số phận của chúng. Các chương trình phân tử của chúng khác biệt sớm đến mức điều này gợi nhớ đến những tấm vé vào các toa tàu khác nhau, được phát cho hành khách ngay cả trước khi khởi hành. Các phân tích phân tử về chất nhiễm sắc (vật liệu đóng gói DNA) cho thấy ngoại bì thần kinh trước và sau có những cấu hình căn bản khác nhau ngay từ những giai đoạn sớm này — như thể những bản thiết kế kiến trúc khác nhau được mã hóa trong những nền tảng cơ bản nhất của sự phát triển.
Trong nhiều thập kỷ, một mô hình hoàn toàn khác đã chiếm ưu thế: các nhà khoa học tin rằng toàn bộ não bộ được hình thành từ một nhóm tế bào tiền thân duy nhất, và sự khác biệt giữa các phần của nó xuất hiện muộn hơn, theo quá trình biệt hóa. Công trình mới, được công bố ngày 18 tháng 9 năm 2026 trên tạp chí Nature Neuroscience, xem xét lại một cách nghiêm túc bức tranh thế giới này.
Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Kyle Loh, phó giáo sư sinh học phát triển tại Đại học Stanford, cùng với các nghiên cứu sinh sau đại học Caroline Dundes và Ryan Johai. Họ phát hiện ra rằng: phần trước của não và phần sau của não tuân theo các quỹ đạo phát triển phôi thai khác nhau ngay từ những giai đoạn đầu tiên, và những con đường này sẽ không bao giờ giao nhau.
Não trước là thứ làm nên con người chúng ta. Nó chịu trách nhiệm về nhận thức và định hướng không gian, trí nhớ, ngôn ngữ, lập kế hoạch và mọi tư duy phức tạp, bao gồm cả siêu nhận thức và tự nhận thức. Não sau là một lõi cổ xưa, được thừa hưởng từ tổ tiên. Nó tham gia vào việc duy trì các chức năng sống còn: hô hấp, nhịp tim, nuốt, vận động, phối hợp. Đây là những gì não bộ thực hiện một cách tự động, không cần sự tham gia của ý thức.
Do đó, não bộ không còn trông giống như một cấu trúc thống nhất, ban đầu xuất hiện nguyên vẹn rồi mới chia thành các phần chuyên biệt. Thay vào đó, nó hiện ra như một cơ quan phức hợp – giống như hai hệ thần kinh cổ xưa mà quá trình tiến hóa đã gắn kết lại thành một cơ chế, đóng gói trong một hộp sọ.
Chính tại đây, khám phá này trở nên cực kỳ quan trọng đối với nghiên cứu về ý thức – một câu hỏi đã ám ảnh các nhà triết học và thần kinh học trong hàng nghìn năm.
Hãy xem xét lý thuyết thông tin tích hợp của Giulio Tononi. Lý thuyết này cho rằng ý thức phát sinh từ mức độ tích hợp cao của các yếu tố có mối quan hệ nhân quả trong một hệ thống. Nhưng nếu các bộ phận khác nhau của não có nguồn gốc phôi thai khác nhau, bị phân tách và niêm phong ở cấp độ phân tử, thì một câu hỏi bổ sung nảy sinh: liệu sự tích hợp có phải là một đặc tính vốn có của hệ thần kinh hay nó dần dần xuất hiện khi các hệ thần kinh khác nhau học cách tương tác và lắng nghe lẫn nhau?
Một nghịch lý tương tự cũng nảy sinh trong khuôn khổ lý thuyết không gian làm việc thần kinh toàn cầu, được phát triển bởi Bernard Baars và Stanislas Dehaene. Các nhà khoa học này cho rằng ý thức phát sinh khi thông tin có quyền truy cập toàn cầu, khi nó được truyền đi khắp não như một lời tuyên bố trên quảng trường chính. Nhưng nếu não trước và não sau phát triển độc lập, liệu có thể nào các cơ chế phức tạp để truyền thông tin toàn cầu không phát sinh bên trong một hệ thống ban đầu đồng nhất, mà là một cách để điều phối các mô-đun thần kinh vốn đã tồn tại và khác biệt sâu sắc?
Điều quan trọng cần nhấn mạnh: bản thân nghiên cứu không kiểm tra các lý thuyết về ý thức này. Nhưng những phát hiện này làm cho các lý thuyết trở nên đặc biệt thú vị để xem xét lại, đặc biệt là đối với những người đang tìm kiếm câu trả lời mới cho những câu hỏi cũ.
Phương pháp luận của công trình rất tỉ mỉ và đa cấp. Các nhà nghiên cứu đã theo dõi biểu hiện gen và các dòng tế bào trong phôi thai chuột sống, phân tích trạng thái nhiễm sắc thể, sau đó chuyển sang các tế bào gốc đa năng của con người — các tế bào có thể biệt hóa thành bất kỳ loại mô nào.
Nhưng kết quả ấn tượng nhất đến từ phần thực nghiệm của nghiên cứu.
Các nhà nghiên cứu đã làm được điều mà các nhà khoa học chưa làm được trong nhiều thập kỷ: họ đã hướng dẫn thành công các tế bào gốc đa năng của con người thành các nơ-ron vận động của não sau có chức năng. Và đây không chỉ là các tế bào giống nơ-ron về mặt phân tử. Chúng tạo ra các điện thế hoạt động — chính những xung điện chạy dọc theo dây thần kinh, làm cho cơ bắp hoạt động. Chúng hoạt động như những tế bào thần kinh sống, có chức năng.
Các tác giả vẫn giữ thái độ khoa học và thận trọng. Việc loại trừ hoàn toàn khả năng tồn tại một tiền chất chung rất ngắn hạn ở các giai đoạn phát triển sớm hơn nữa vẫn chưa thể thực hiện được. Vì vậy, nói về sự độc lập tuyệt đối của hai dòng là quá sớm. Khoa học đòi hỏi sự khiêm tốn trước những điều chưa biết.
Quy mô tiến hóa của khám phá này hóa ra là vô cùng rộng lớn.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra các con đường phát triển song song tương tự không chỉ ở động vật có vú, mà còn ở gà, cá ngựa vằn (loài cá sọc, được các nhà di truyền học yêu thích) và thậm chí cả ở Saccoglossus kowalevskii — một loài giun acorn nhỏ thuộc nhóm bán mang, loài này sớm trở thành nhân vật chính trong câu chuyện tiến hóa của động vật có xương sống.
Con người và các loài động vật này đã chia sẻ một tổ tiên chung cách đây hơn 550 triệu năm — trong kỷ Cambri, khi sự sống trên Trái đất còn non trẻ và hoang dã. Điều này cho phép giả định rằng sự phân chia hệ thần kinh này đã xảy ra rất lâu — thậm chí trước khi động vật có xương sống xuất hiện ở dạng hiện đại, và sau đó đã được kế thừa và bảo tồn bởi tất cả các hậu duệ của chúng.
Ý nghĩa thực tiễn của công trình này khó có thể đánh giá hết, đặc biệt là đối với y học.
Trong một thời gian dài, các nhà nghiên cứu đã phải đối mặt với một câu đố: tại sao từ các tiền thân của não trước lại không thể tạo ra các nơ-ron hoàn chỉnh của não sau? Một số nỗ lực dường như chỉ là sự lãng phí thời gian. Giờ đây mọi thứ đã sáng tỏ: có thể vấn đề không nằm ở phương pháp, mà ở nguyên liệu ban đầu. Điều này giống như bạn cố gắng cải tạo một khu dân cư thành một khu công nghiệp, trong khi bản thân kiến trúc của tòa nhà đã được định hình ngay từ giai đoạn móng — không phương pháp hay tiền bạc nào có thể thay đổi được điều đã được nướng vào gen.
Cách tiếp cận mới có thể giúp tạo ra các mô hình phòng thí nghiệm chính xác hơn về những căn bệnh tàn phá. Xơ cứng teo cơ bên (ALS) và teo cơ tủy sống (SMA) — đó là hai kẻ thù khiến các nơ-ron vận động bị tổn thương, gây tê liệt và rối loạn hô hấp. Giờ đây các nhà khoa học có cơ hội tái tạo những căn bệnh này trong đĩa Petri, hiểu rõ cơ chế của chúng và tìm ra thuốc chữa.
Và dù vậy, câu hỏi hấp dẫn nhất vẫn nằm ngoài phạm vi của chính môn phôi học.
Nếu não trước và não sau thực sự phát triển như hai con đường sinh học cổ xưa rồi sau đó hợp nhất thành một hệ thần kinh duy nhất, thì bản chất của ý thức bắt đầu trông hoàn toàn khác.
Có lẽ câu hỏi về việc «trung tâm» của ý thức nằm ở đâu — trong vỏ não, trong đồi thị hay ở đâu đó khác — không quan trọng đến thế.
Điều không kém phần quan trọng là hiểu được làm thế nào hai hệ thần kinh vô cùng khác biệt, được hình thành bởi những chương trình tiến hóa khác nhau và những con đường phôi thai khác nhau, lại học được cách nói chuyện với nhau tốt đến mức chúng ta — những loài động vật duy nhất được biết đến có khả năng tự ý thức — cảm nhận sự phối hợp của chúng như một cái «tôi» duy nhất, không thể tách rời, toàn vẹn.
