Trong phần 1 lần trước chúng ta đã đề cập tới yếu tố di truyền và ngoại cảnh tác động tới bộ não, bí ẩn về bệnh não và thắc mắc vì sao não ghi nhớ được mọi thứ. Tiếp theo đây chúng ta sẽ xem xem liệu bộ não còn những điều bí ẩn mạnh mẽ nào nữa và thách thức cho chúng ta là gì.
Giấc ngủ và giấc mơ
Con người chúng ta đi ngủ không ai là chưa từng mơ, có thể đó là những giấc mơ ngọt ngào hoặc những ác mộng. Đây là những trải nghiệm, những ảo tưởng trong trí óc khi ngủ. Hiện tượng mơ không chỉ xảy ra với con người mà cũng có thể xảy ra ở các động vật có vú và một số loài chim. Tuy nhiên khi nói đến giấc mơ chúng ta thường chỉ đề cập đến hiện tượng này ở con người. Các sự việc trong giấc mơ thường không thể xảy ra được hoặc không giống với thực tế, chúng thường nằm ngoài sự điều khiển của người mơ.
Ngoại trừ trường hợp giấc mơ sáng suốt, trong đó người nằm mơ nhận ra rằng họ đang nằm mơ, đôi khi có thể làm thay đổi thực tại giấc mơ của họ. Những người nằm mơ có thể trải qua những cảm xúc mãnh liệt khi đang mơ, và điều này có thể tạo cảm hứng cho âm nhạc. Tuy nhiên cho tới giờ lý do vì sao chúng ta mơ, giấc mơ được những yếu tố nào tạo thành, vì sao trẻ em sơ sinh cần ngủ rất nhiều vẫn là những câu hỏi chưa có lời giải đáp thích đáng và mọi điều chúng ta biết hầu như chỉ dựa vào phỏng đoán.
Việc ngủ và ngủ đủ với chúng ta là rất quan trọng. Các nhà khoa học cho rằng việc ngủ đủ không chỉ giúp con người đảm bảo được đồng hồ sinh lý, sức khỏe mà còn là một yếu tố phục vụ lợi ích tiến hóa. Trong giấc ngủ, con người thường mơ một đến hai giờ và có thể có bốn đến bảy giấc mơ mỗi đêm. Mọi người đều mơ nhưng chỉ một số người nhớ được giấc mơ của họ, hoặc nhớ nhưng chỉ trong khoảng 30 phút đầu sau khi ngủ dậy.
Cũng có suy nghĩ cho rằng giấc ngủ dài trong thời đại bây giờ là làm tốn thời gian [trung bình 1/3 thời gian sống của con người]. Cũng có giả thuyết cho rằng trong khi chúng ta ngủ, bộ não được thực hành và tập dượt để giải quyết vấn đề trước khi hành động trong thế giới thực. Có vài nghiên cứu đã chỉ ra rằng kiến thức con người học tập ban ngày sẽ được củng cố hơn nhờ giấc ngủ.
Một số các nghiên cứu này có thể có những tác động tới sinh viên. Một nhà khoa học đã tuyên bố rằng sẽ tốt hơn cho sinh viên nếu họ đọc, nghiên cứu thông tin cho tới khi mệt nhoài và đi ngủ so với việc thức trắng cả đêm. Một số trường đã thay đổi thời gian học để học sinh trung học có thể có thời gian ngủ nhiều hơn một chút, sau khi tỉnh dậy chúng ta thường sẽ minh mẫn và tiếp thu kiến thức tốt hơn [nguồn : Boyce, Brink].
Một số nhà khoa học thì cho rằng giấc mơ có tác động một chiều đối với chu trình của giấc ngủ. Những giấc mơ thường xảy ra trong giai đoạn "Mắt đảo nhanh" [Rapid Eye Movement, REM] khi ngủ. Giai đoạn này đóng một số chức năng quan trọng: Thư giãn một phần của não bộ [vì một số khu vực hoạt động trong khi một số khác thì không] và bổ sung thêm một số chất hóa học quan trọng cho não như các chất dẫn truyền thần kinh. Điều này khiến nhiều học giả cho rằng giấc mơ là điều bình thường mỗi khi người ta chìm vào giai đoạn REM. Trạng thái mơ trong giai đoạn REM đã được phát hiện vào năm 1951 và được mô tả như một “lục địa mới trong não”. Và cho dù rất cố gắng những chúng ta vẫn chưa khai thác được hết các bí ẩn xung quanh giai đoạn thú vị này. Ngoài ra, tác động của giấc mơ xấu [ác mộng] liệu có làm ảnh hưởng tiêu cực đến bộ não hoặc làm tổn thương các tế bào hơn cũng là những câu hỏi được đặt ra cần giải quyết.
Các câu hỏi hóc búa xung quanh ý thức
Bộ não là cơ quan thần kinh trung ương của chúng ta. Rõ ràng đây cũng là cơ quan giúp hình hành, thu nhận và điều khiển ý thức của con người. Thực sự thì đây là một vấn đề tưởng như rất dễ hiểu nhưng về mặt khoa học thì nó lại là một bí ẩn và thách thức lớn. Ý thức liệu chỉ hình thành vào điều khiển do hoạt động của tế bào não bộ hay còn liên quan tới yếu tố tâm linh như linh hồn chẳng hạn. Bản thân khía cạnh tâm linh lại luôn là khúc mắc gây tranh cãi trong giới khoa học và cả giữa những người bình thường. Ý thức được quan niệm và tìm hiểu bởi hai trường phái chính là khoa học và triết học.
Trong một thời gian dài, việc nghiên cứu về ý thực không được coi trọng trong nghiên cứu khoa học bởi ranh giới giữa khoa học và triết học của nó khá mong manh và người ta cũng không biết bắt đầu từ đâu. Ý thức rõ ràng là một cái gì đó mang tinh chất rất chủ quan và làm cách nào để nghiên cứu khoa học một thức như vậy ? Làm thế nào mà cảm xúc của một người trở thành một thứ gì đó có thể cân đo, định lượng. Nhưng trong thời hiện đại này, khoa học đã không còn là giới hạn và người ta đang nỗ lực tìm hiểu điều gì xảy ra với ý thức và sự liên kết của nó với hoạt động của bộ não.
Quan niệm thường là ý thức được tạo ra nhờ quá trình hoạt động giao tiếp giữa mọi người bằng con đường tiếp thu nền văn hóa xã hội, tự nhận thức, tự đánh giá ,phân tích hành vi của mình. Những yếu tố đó phản ánh lên não và não sẽ xử lý thông tin đó chứ không phải não tạo ra ý thức như một hình thức tạo ra vật chất. Hiện tại các nhà khoa học đang nghiên cứu khả năng về những tác động vật lý, hóa học lên não liệu có thể ảnh hưởng tới ý thức hay không.
Với công nghệ ngày nay, họ đã có thể chụp cắt từng phần của não bộ, xem xét các hình ảnh để thấy được những tác động. Tuy nhiên những thứ đó chỉ phản ánh được kết quả sau tác động còn về quá trình phát sinh thì lại không hề có manh mối nào. Họ cho rằng những thứ tạo nên ý thức có thể được rải rác khắp não bộ. Các bộ phận khác nhau trong não chịu trách nhiệm về các phần khác nhau nên nếu ý thức được tạo ra bởi não thì chắc chắn không phải phần riêng biệt nào đó có chức năng tạo ra nó. Nhìn chung, về cách các não bộ làm việc thì chúng ta có cả tấn bí ẩn nữa cần tìm hiểu.
Các nhà khoa học cũng nỗ lực tìm hiểu mối quan hệ giữa ý thức và vô thức. Có một số điều như thở và duy trì một nhịp tim bình thường là những điều chúng ta thường không nghĩ tới mà nó cứ hoạt động như một điều dĩ nhiên. Máu chảy trong cơ thể cũng như vậy, rõ ràng những hoạt động sinh lý bình thường như thế xảy ra một cách rất dĩ nhiên và nếu chẳng may nó không bình thường nữa thì chúng ta mới có nhận thức và suy nghĩ về những dấu hiệu đó. Một nghiên cứu gần đây sử dụng máy quét não đã dự đoán được rằng một người có khả năng sẽ hành động trước 7 giây trước khi nhận thức được hoàn toàn quyết định của mình.
Ýthức của chúng ta trong trường hợp này có thể chỉ là một ảo tưởng hoặc một kết quả đến sau của hành động. Đó có thể là điều tương tự như ý chí ăn nhập với hành động. Các nhà nghiên cứu cũng thừa nhận rằng thử nghiệm này chỉ đúng trong những trường hợp đơn giản như phản ứng tức thời, trong những trường hợp phức tạp hơn thì chưa có nghiên cứu nào tìm hiểu sâu cả. Nói chung, đây là một vấn đề đầy phức tạp và có lẽ cần sự kết hợp của nhiều lĩnh vực để giải quyết.
Các nhà khoa học vừa tìm ra một thuật toán có khả năng mô phỏng một cách hoàn chỉnh hoạt động não bộ của con người. Bây giờ chúng ta chỉ cần phải đợi ai đó xây dựng được một cỗ máy để vận hành nó.
Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà nghiên cứu đến từ Đức, Nhật Bản, Na Uy và Thụy Điển, gần đây đã công bố một báo cáo mô tả chi tiết cách một thuật toán có thể kết nối các mạng neuron ảo với nút thắt. Nó được thiết kế để mô phỏng một tỷ kết nối giữa các neuron và khớp thần kinh trong não bộ thực tế.
Một bộ não người chứa một hệ thống neuron thần kinh cực kỳ phức tạp và để mô phỏng nó với tỉ lệ 1:1 là điều bất khả thi với nền tảng công nghệ hiện tại. Một siêu máy tính trong quá khứ chỉ có thể lập được kỳ tích mô phỏng chưa đến 10% hoạt động bộ não trong điều kiện nhiều hạn chế. Điều này là do hoạt động kết nối mạng lưới neuron đòi hỏi rất nhiều năng lượng để tái tạo trong các hệ thống máy tính hiện tại.
Một bộ não người chứa một hệ thống neuron thần kinh cực kỳ phức tạp.
Theo trang Kurzweil Network đưa tin:
"Quá trình này yêu cầu một bit thông tin cho mỗi bộ xử lý mô phỏng cho một neuron trong toàn bộ hệ thống. Đối với một mạng lưới gần một tỉ tế bào thần kinh, một lượng bộ nhớ cực lớn phải cung cấp cho mỗi một bit thông tin cho mỗi một neuron này. Tất nhiên, số lượng bộ nhớ máy tính cần thiết cho mỗi một bit dữ liệu này cũng phải đi kèm với một số lượng bộ xử lý tăng thêm rất lớn của mạng lưới thần kinh. Để vượt qua con số 1% và mô phỏng hoàn chỉnh bộ não người đòi hỏi phải có một dung lượng bộ nhớ khổng lồ cho những hệ thống xử lý có kích thước gấp 100 lần so với các siêu máy tính ngày nay".
Thuật toán mới sẽ không cho phép các nhà khoa học mô phỏng não người ngay bây giờ hay trong thời gian sắp tới, nhưng về mặt lý thuyết, trong tương lai khi chúng được vận hành sẽ giúp hệ thống phần cứng hoạt động hiệu quả hơn rất nhiều.
Chúng được xây dựng từ bộ công cụ mô phỏng mã nguồn mở [NEST], vốn được sử dụng rất rộng rãi trong cộng đồng nghiên cứu thần kinh.
Bằng cách mở rộng thuật toán này cùng với những hệ thống xử lý hiệu quả trong tương lai, các nhà nghiên cứu kỳ vọng sẽ đạt được hiệu suất mô phỏng đến 100%. Điều này sẽ là bước tiến lớn cho một số lĩnh vực khoa học cấp cao.
Một hệ thống mô phỏng như vậy có thể đẩy nhanh quá trình nghiên cứu về các chứng bệnh về rối loạn não, từ bệnh Parkinson đến bệnh đa xơ cứng. Và cùng với nó là sự tiến bộ về phát triển trí tuệ nhân tạo và thiết kế mạng thần kinh ứng dụng cho deep learning.
Các nhà khoa học đã làm việc trong nhiều thập kỷ để mô phỏng bộ não người chỉ bằng máy tính và toán học. Thuật toán này có thể là một cầu nối giữa những gì chúng ta đã biết và phát hiện vĩ đại sắp tới về trí tuệ con người.
Cập nhật: 27/03/2018