Bộ não của con người có khoảng 100 tỷ tế bào thần kinh (neuron), liên kết với nhau bởi hàng nghìn tỷ kết nối, gọi là các khớp thần kinh (synapse).
Tính trung bình, mỗi một kết nối truyền tải khoảng một tín hiệu trong một giây. Một số kết nối chuyên hoá còn gửi đi tới 1.000 tín hiệu mỗi giây.
"Và bằng cách nào đó… những kết nối này sản sinh ra suy nghĩ", Charles Jennings, giám đốc khoa học thần kinh của Viện Nghiên cứu Bộ não Mc Govern, thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), nói.
Những gì đang diễn ra trong đầu thực sự rất phức tạp, vì thế không dễ dàng gì để theo dõi được từ đầu đến cuối một ý nghĩ.
"Điều đó cũng hơi giống như câu hỏi rừng bắt đầu từ đâu. Có phải nó bắt đầu từ chiếc lá đầu tiên, hay từ chiếc rễ cây đầu tiên?", Jennings nói.
Đơn giản hơn, "suy nghĩ" được xuất phát trực tiếp từ những kích thích bên ngoài – như một chiếc lông chạm vào da bạn, hay khi bạn nhìn thấy những chữ này trên màn hình máy tính, hay bạn nghe một tiếng chuông điện thoại. Mỗi một sự kiện này kích thích hàng loạt tín hiệu trong bộ não.
Chẳng hạn, khi bạn đọc những chữ này, các photon kết hợp với các mẫu chữ đập vào võng mạc của bạn, và năng lượng của chúng kích thích một tín hiệu điện tử trong các tế bào phát hiện ánh sáng. Sự truyền tín hiệu điện tử này như một làn sóng tiến về các sợi dây dài gọi là các sợi trục thần kinh.
Các sợi trục thần kinh là một phần của các kết nối giữa các neuron. Khi tín hiệu chạy đến cuối một sợi trục thần kinh, nó làm thoát ra các truyền dẫn thần kinh hoá học vào khớp thần kinh, một kết nối hoá học giữa đầu sợi trục thần kinh và các tế bào thần kinh mục tiêu. Một tế bào thần kinh mục tiêu phản ứng với tín hiệu điện tử riêng, và đến lượt tín hiệu điện tử này lại lan đến các tế bào thần kinh khác.
Trong vòng chỉ một vài trăm mili giây (một phần nghìn giây), tín hiệu đã lan đến hàng tỷ tế bào thần kinh ở một số khu vực liên kết trong bộ não và như vậy, bạn đa tiếp nhận được những chữ này. Tất cả quá trình này diễn ra trong một khoảng thời gian chớp nhoáng, thậm chí bạn còn chưa kịp thở một hơi.
Tuy nhiên, việc sau đó bạn chuyển đổi những nhận thức này thành các biểu tượng, ngôn ngữ và ý nghĩa lại là một câu chuyện hoàn toàn khác – nó cũng biểu thị cho sự phức tạp của môn khoa học thần kinh.
Việc cố gắng hình dung làm thế nào mà hàng nghìn tỷ kết nối và hàng tỷ sự truyền đạt diễn ra liên tục trong bộ não hình thành nên một ý nghĩ cũng giống như việc cố gắng nhìn vào những chiếc lá, rễ, những con rắn, chim, hươu, nai – mọi thứ ở trong rừng – trong cùng một khoảnh khắc.
Tuy nhiên, với các công cụ hình ảnh não mới, các nhà nghiên cứu đã có những bước tiến vượt bậc trong công việc này. Một cách hiểu tốt hơn về việc các loại suy nghĩ khác nhau mọc ra từ đâu và như thế nào trong bộ não – như là sự nhận diện khuôn mặt, cảm xúc hay ngôn ngữ - có thể giúp các nhà nghiên cứu phát triển những phương pháp điều trị những chứng rối loạn như bệnh tự kỷ.
Nhưng các nhà khoa học đã đạt đến mục tiêu đó chưa? "Đó là một mục tiêu to lớn", Evelina Fedorenko, nhà khoa học của Viện McGovern nói.
Cùng làm việc với giáo sư Khoa học Nhận tức và Não bộ Nancy Kanwisher, Fedorenko đang nghiên cứu phát triển các công cụ tốt hơn để mổ xẻ các bản ghi của suy nghĩ. Công việc hiện nay của họ đã tiết lộ một bức tranh rõ ràng hơn về việc bộ não xử lý ngôn ngữ – đây là một trong những hoạt động xác định tính chất con người của chúng ta.
