Trái tim của cá sọc vằn lưu giữ một "bộ não" của riêng mình — một hệ thống nơ-ron hoàn toàn không hề đơn giản. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ở đây sự đa dạng của các tế bào thần kinh, bao gồm cả những nơ-ron hành xử như các bộ tạo mẫu trung tâm (CPG) — chính là những cấu trúc của hệ thần kinh trung ương điều khiển các động tác nhịp nhàng: bước đi, nhai, nuốt.
Một nhóm các nhà khoa học từ Viện Karolinska (Thụy Điển) và Đại học Columbia (Hoa Kỳ) đã áp dụng những phương pháp tiên tiến: nhuộm hóa mô miễn dịch, giải trình tự RNA của từng tế bào và phân tích các đặc tính điện của nơ-ron — và bằng cách đó đã lập nên bản đồ chi tiết đầu tiên về hệ thần kinh của trái tim ở các cấp độ phân tử, tế bào và chức năng.
Konstantinos Ampatzis, người đứng đầu nghiên cứu tại Viện Karolinska, nhấn mạnh rằng mạng lưới nội tim này đóng vai trò then chốt không chỉ trong các cơn co bóp của tim, mà còn trong việc chủ động điều khiển nhịp điệu của nó — giống như cách bộ não kiểm soát các động tác nhịp nhàng của cơ thể. Phát hiện này đã đặt dấu hỏi cho cách hiểu cổ điển về việc ai thực sự chỉ huy nhịp đập của trái tim.
Câu chuyện ở đây có bề dày lịch sử. Ngay từ thế kỷ XIX, các nhà sinh lý học đã phát hiện trong trái tim ếch những hạch thần kinh và trong một thời gian dài coi chúng chỉ là những bộ tạo nhịp đơn giản, không có khả năng làm gì hơn thế. Suốt một thế kỷ rưỡi, dường như mọi thứ đều do hệ thần kinh trung ương điều khiển thông qua các phân hệ giao cảm và đối giao cảm. Nhưng dữ liệu mới đã đảo ngược thứ bậc này: trung tâm thực sự có ảnh hưởng, nhưng mạng lưới tế bào thần kinh cục bộ ngay trong chính trái tim lại đưa ra những quyết định then chốt tại chỗ, xử lý thông tin một cách độc lập.
Kết quả đã được công bố trên tạp chí Nature Communications (tháng Mười Hai 2024). Nghiên cứu tiết lộ rằng ở động vật có xương sống, trái tim sở hữu một kiến trúc thần kinh phát triển hơn nhiều so với những gì từng được nghĩ trước đây — một bộ tạo nhịp phức tạp và một bộ điều hòa thông minh, tích hợp các tín hiệu từ ngoại vi và từ trung tâm trước khi quyết định cách co bóp.
Điều này đặt ra một câu hỏi nền tảng về cách thông tin được xử lý trong cơ thể. Nếu một cấu trúc ngoại vi, bị tách khỏi tủy sống và não bộ, có khả năng điều hòa phức tạp đến vậy, thì những lý thuyết hiện đại về ý thức — những lý thuyết dựa vào sự phát sóng toàn cục chỉ trong vỏ não hay thông tin tích hợp chỉ ở đó — đòi hỏi một sự xem xét lại nghiêm túc. Có lẽ nào tâm trí lại phân tán, chứ không tập trung?
Dưới ánh sáng của "xử lý dự đoán" (predictive processing) — một mô hình trong đó bộ não liên tục dự đoán các tín hiệu từ các cơ quan nội tạng và điều chỉnh các dự đoán dựa trên sai số — phát hiện này càng trở nên hấp dẫn hơn.
Hóa ra chính trái tim có thể tạo ra và điều chỉnh những dự đoán ấy ngay tại chỗ, tạo nên một vòng phản hồi của riêng mình.
Hãy hình dung một thành phố với kiến trúc tốt: văn phòng trung tâm đề ra chiến lược và ngân sách chung, nhưng mỗi khu vực lại có trung tâm điều phối riêng. Chính tại đó, những người kiểm soát địa phương quyết định khi nào bật đèn giao thông để cho dòng xe hiện tại đi qua, hay cách điều hướng xe cộ khi có tai nạn. Đó chính là mô hình của mạng lưới thần kinh nội tim.
Một sắc thái quan trọng: nghiên cứu được thực hiện trên mô hình cá sọc vằn, tuy có những điểm tương đồng với chức năng tim của động vật có vú, nhưng không đồng nhất với trái tim con người. Việc chuyển trực tiếp kết quả sang người đòi hỏi những công trình bổ sung.
Tuy nhiên, nếu các tập hợp nơ-ron cục bộ thực sự sở hữu mức độ tự chủ và hoạt động như vậy, điều đó sẽ mở ra những chân trời mới trong y học lâm sàng. Việc điều trị loạn nhịp tim có thể được định hướng lại theo liệu pháp nhắm mục tiêu vào mạng lưới nội tim, chứ không chỉ nhằm ức chế các tín hiệu trung tâm.
Nhưng điều quan trọng nhất là câu hỏi dành cho triết học và khoa học thần kinh: đâu là ranh giới giữa "cái tôi" và cơ thể? Nếu ngoại vi có khả năng suy nghĩ, đưa ra quyết định và tự điều chỉnh một cách độc lập, thì ý thức là gì và nó nằm ở đâu?
