Chúng ta đã quen hình dung não như một mạng lưới nơ-ron khổng lồ, nơi thông tin được truyền qua các khớp thần kinh từ tế bào này sang tế bào khác. Nhưng bức tranh đó có thể chưa đầy đủ. Các nhà nghiên cứu tại Viện Picower thuộc MIT đề xuất thêm một cấp độ nữa: não có thể xử lý thông tin bằng các sóng điện lan truyền qua vỏ não.
Vào tháng tám năm 2026, Earl Miller, Scott Brincat và Jefferson Roy đã trình bày trên The Journal of Neuroscience lý thuyết về nhận thức và ý thức tương tự. Theo đó, các sóng não lan truyền có thể nhanh chóng kết hợp hàng triệu nơ-ron thành các tập hợp làm việc và tái cấu trúc sự tương tác của chúng mà không cần phải thay đổi các kết nối khớp thần kinh mỗi lần.
Các khớp thần kinh vẫn là nền tảng của hoạt động não. Nhưng chúng tương đối ổn định, trong khi tình huống xung quanh chúng ta thay đổi từng giây. Não cần kết nối ngay lập tức thị giác, âm thanh, cảm giác cơ thể, trí nhớ và mục tiêu hiện tại. Các tác giả cho rằng chính các sóng cho phép não nhanh chóng thay đổi cấu hình chức năng của mạng nơ-ron hiện có.
Ý tưởng này phù hợp với quan sát rằng các nơ-ron hiếm khi chỉ có một chức năng. Cùng một tế bào có thể tham gia vào các tập hợp khác nhau tùy thuộc vào nhiệm vụ. Do đó, không chỉ quan trọng là nơ-ron nào hoạt động, mà còn là nó đang làm việc với ai tại thời điểm đó.
Một trong những cơ chế phối hợp như vậy có thể là sự tương tác giữa các nhịp não. Các dao động alpha và beta chậm hơn có thể ảnh hưởng đến hoạt động gamma nhanh, liên quan đến xử lý thông tin cảm giác. Các nhịp này có thể lan truyền qua vỏ não dưới dạng sóng lan truyền, tuần tự thay đổi điều kiện hoạt động của các nơ-ron trên đường đi của chúng.
Phần bất thường nhất của lý thuyết bắt đầu khi các sóng này gặp nhau.
Giống như các sóng vật lý thông thường, chúng có thể chồng lên nhau: ở một số nơi tăng cường, ở những nơi khác suy yếu. Tạo ra một mô hình không-thời gian phức tạp. Miller và các đồng nghiệp cho rằng sự giao thoa này có thể không chỉ là sản phẩm phụ của hoạt động não, mà là một phần của quá trình tính toán.
Có thể hình dung điều này như các vòng tròn trên mặt nước. Nếu ném vài viên đá vào ao, các sóng sẽ giao nhau và tạo ra một mô hình mới, mặc dù đáy ao và bờ vẫn giữ nguyên. Tương tự, não có thể nhanh chóng tạo ra các cấu hình chức năng mới mà không cần tái cấu trúc vật lý toàn bộ mạng nơ-ron.
Điều thú vị hơn nữa là khả năng ảnh hưởng ngược. Các nơ-ron tạo ra điện trường, nhưng các điện trường này có thể tác động đến hoạt động của các nơ-ron khác - hiện tượng được gọi là tương tác ephaptic. Kết quả là một hệ thống động khép kín: các nơ-ron tạo ra sóng, sóng tổ chức các nơ-ron, và hoạt động thay đổi tạo ra các sóng mới.
Chính tại đây lý thuyết chạm đến vấn đề ý thức.
Các tác giả cho rằng các sóng lan truyền giúp kết hợp các quá trình cục bộ của não thành một trạng thái nhất quán quy mô lớn. Khi đó, ý thức có thể phụ thuộc không chỉ vào thông tin chứa trong hoạt động nơ-ron, mà còn vào cách hoạt động đó được tổ chức trong thời gian và không gian.
Ủng hộ ý tưởng này, đặc biệt là các nghiên cứu về gây mê toàn thân. Các loại thuốc gây mê khác nhau tác động lên các mục tiêu phân tử khác nhau, nhưng mất ý thức đi kèm với sự gián đoạn tổ chức quy mô lớn của các sóng não. Điều này không chứng minh rằng sóng tạo ra ý thức, nhưng chỉ ra rằng động lực học nhất quán của chúng có thể là một điều kiện quan trọng của trạng thái ý thức.
Hiện tại, đây mới chỉ là lý thuyết, chứ chưa phải là cơ chế đã được chứng minh của ý thức. Các nhà nghiên cứu vẫn cần phải chỉ ra rằng sự giao thoa của các sóng não thực sự thực hiện các phép tính tương tự, chứ không chỉ đơn thuần đi kèm với hoạt động của các mạng nơ-ron.
Nhưng nếu giả thuyết được xác nhận, nó sẽ thay đổi đáng kể cách nhìn về não. Khi đó, để hiểu được tư duy, sẽ không đủ nếu chỉ nghiên cứu các nơ-ron, khớp thần kinh và các vùng riêng lẻ của vỏ não. Chúng ta sẽ phải tính đến cả vật lý của mô thần kinh - điện trường, nhịp điệu và chuyển động của sóng.
Và có lẽ, câu hỏi chính của khoa học về ý thức sẽ dần thay đổi. Thay vì tìm kiếm vị trí trong não nơi ý thức cư trú, các nhà nghiên cứu sẽ ngày càng hỏi mô hình động nào cho phép hàng tỷ tế bào trở thành một thể thống nhất trong khoảnh khắc.
Trong bức tranh này, não không chỉ là một mạng lưới truyền tín hiệu. Nó giống như một cảnh quan sóng liên tục thay đổi, nơi chính động lực học của hoạt động điện có thể trở thành một phần của phép tính.
