Trong não bộ, 7 là con số mầu nhiệm

E-mail | Bản in | Lưu xem sau

Bạn gặp khó khăn để nhớ lại số điện thoại ai đó vừa cho bạn cách đây vài phút hay quyên đi một số thứ trong danh sách thực phẩm cần mua, đó không phải là dấu hiệu suy thần kinh; thực tế, đó là điều rất tự nhiên.

Ảnh: USACAC.Army.Mil

Vô số các thử nghiệm tâm lý đã chỉ rằng, trung bình chuỗi hành động dài nhất mà một người bình thường có thể nhớ lại được khi hoạt động chỉ khoảng 7 thứ. Giới hạn mà các nhà tâm lý học phong cho “con số 7 mầu nhiệm” khi họ phát hiện ra vào những năm 50 này là một khả năng tiêu biểu cho cái gọi là bộ nhớ làm việc của não bộ.

Giờ đây, các nhà vật lý học lại tạo ra một mô hình hoạt động não mà có lẽ giúp hé lộ cái nguyên cớ đứng sau con số 7 kì diệu này.

Nếu bộ nhớ dài lâu giống như một thư viện sách in khổng lồ thì bộ nhớ làm việc chỉ là chiếc bảng mà ta viết nguyệch ngoạc lên đó rồi nhanh chóng xóa đi. Các bảng viết phấn mà cho ta duy trì từ một tư duy đến tư duy khác đó cũng có thể là một nơi để thực hiện các phép tính nhanh. Nó biến  ngôn ngữ nói cấu thành nên dãy số điện thoại mà có thể viết ra hay dùng để đáp lại một câu hỏi một cách logic. Bộ nhớ làm việc là nền tảng cơ bản để tiếp tục các cuộc hội thoại, định hướng ở một thành phố xa lạ và copy sự chuyển dịch trong một video thử nghiệm mới.

Thật dễ dàng để bạn có thể kiểm tra xem mình phù hợp ra sao với chiếc bảng này. Chỉ cần nhờ một người bạn tạo một danh sách 10 từ hay chữ số, đọc danh sách đó 1 lần và rồi cố nhắc lại chúng. Hầu hết mọi người chỉ nhớ tối đa là bảy mục hoặc ít hơn.

Điều nay tạo ra một cảm giác trực giác: Khi danh sách để nhớ dài hơn, người ta có thể mắc lỗi hoặc quên toàn bộ danh mục. Nhưng tại sao chùm nơ-ron thần kinh trong não lại chỉ sản sinh một chiếc bảng nhỏ xíu như vậy?

Trong bài nghiên cứu đăng trên tập chí Physical Review Letters, Mikhail Rabinovich một nhà thần kinh học tại Học viện BioCircuits của Đại học California - San Diego và Christian Bick một sinh viên tốt nghiệp tại viện Max Planck về Động lực học và Tự tổ chức tại Göttingen, Đức đã đưa ra một bức tranh toán học về cách các nơ-ron thần kinh phát nổ khi nhớ lại một chuỗi các bước sự kiện – như hướng lái xe lần lượt, dãy số trong 1 số điện thoại hay các từ trong 1 câu.

Khi chúng ta nghe cụm từ như "It was the best of times, it was the worst of times," một chùm nơ-ron sẽ nổ ở mỗi từ nhắc lại. Khi một chùm nổ, nó khử các chùm khác ngay tức thời, làm cho từ trong câu không tranh giành nhau.

Trong mô hình của Rabinovich và Bick, sự kích thích của một chùm nơ-ron nào đó đại diện cho một điểm đơn. Khi các nơ-ron cho các từ "It," "was," "the," và "best" nổ theo tuần tự, não bộ sẽ tạo ra các đường dẫn từ 1 điểm hay 1 trạng thái não sang trạng thái kế tiếp. Một chùm nơ-ron có thể ức chế hay triệt tiêu các chùm khác trong chuỗi nổ càng mạnh thì các đường dẫn này càng rắn chắc.

Khi chúng ta nhớ lại câu đó, não sẽ theo các đường dẫn này từ trạng thái này sang trạng thái khác để tái sản xuất trật tự, giống như một người đi trên dây phải bước vội vàng dọc theo sợ cáp từ điểm chạm này qua điểm chạm khác.

Khi một câu hay một chuỗi con số dài hơn, khó khăn tăng lên theo cấp số mũ để các chùm nơ-ron được kích thích có thể triệt tiêu các chùm khác khỏi chuỗi nổ, làm cho đường dẫn ở đó yếu đi.

“Các lớp thần kinh không thể mạnh hơn nữa,” ông nói. “Não bộ là một bộ máy sinh học rất phức tạp.”

Theo Karl Friston, người chỉ đạo Trung tâm Wellcome Trust về Chụp ảnh thần kinh tại Đại học London, các mô hình toán học này như dường như bỏ qua thực tế phức tạp của chất xám và hóa học thần kinh nhưng chúng cung cấp cho ta liên hệ tối quan trọng giữa những điều con người thực sự trải nghiệm và các cơ chế ẩn bên trong não.

Về mô hình của Rabinovich, Friston nói: “Nó vừa đáng tin vừa rất thuyết phục.” Nó có thể dự đoán chính xác khả năng của bộ nhớ làm việc của não và với một chút công phu có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm. Friston cho biết mô hình này đưa ra các mẫu trong hoạt động của bộ nhớ làm việc mà có thể nhìn thấy rõ trong tín hiệu điện của não bộ.

Ngoại lệ với mô hình của Rabinovich có thể là những cá nhân mắc bệnh tự kỷ, những người có thể vượt qua 7 và 8 mục dễ dàng, thậm chí có thể ghi nhớ hàng trăm con số ngẫu nhiên chỉ với 1 lần đọc. Trường hợp này, não của họ có thể tạo các đường dẫn mạnh hơn nhiều so với bộ não bình thường.