Bí ẩn giác quan 5.1: Thứ giúp người khiếm thị cảm nhận thế giới chỉ bằng cây gậy trong tay

Đã bao giờ bạn quan sát một người mù sử dụng chiếc gậy, mà phải thán phục vì khả năng của họ hết sức điêu luyện. Người khiếm thị có thể dùng đầu gậy, và cả thân của nó, để chạm và cảm nhận môi trường xung quanh, những bức tường, những bậc thang và đương nhiên là cả những khoảng trống. Và họ đi lại cứ như thể cái gậy đã vẽ lên cả một tấm bản đồ trong đầu vậy.

Khả năng đặc biệt của người khiếm thị đã từng khơi dậy trí tò mò của René Descartes, nhà khoa học, triết gia người Pháp sống ở thế kỷ 17. Ông mô tả chiếc gậy như một tia sáng đang được những người mù cầm trên tay:

"Một người mù có thể dùng cây gậy của họ để phân biệt đâu là những cái cây, đâu là những viên đá hoặc đâu là mặt nước. Nó cũng giống với việc chúng ta nhìn thấy các màu sắc khác nhau bằng mắt thường", Descartes viết.

Bí ẩn giác quan 5.1: Thứ giúp người khiếm thị cảm nhận thế giới chỉ bằng một cây gậy

Trong suốt 400 năm, khoa học tiếp tục đi tìm lời giải đáp cho khả năng đặc biệt của những người khiếm thị. Và rồi một ngày, chúng ta nhận ra rằng khả năng cảm nhận gián tiếp những cú chạm từ một vật thể khác, ở bên ngoài cơ thể mình ví dụ như thông một cái gây, không phải chỉ có ở người mù.

Tất cả chúng ta đều có "siêu năng lực" đó, có điều bạn đã nhận ra chúng hay không mà thôi. Giác quan này được ví như một "bản mở rộng" của xúc giác, một giác quan 5.1. Nó khiến cho khi bạn cầm một cây gậy, cây gậy sẽ nhập thành một phần cơ thể bạn.

Và các rung chấn mà đầu gậy tạo ra sẽ được truyền tới một khu vực cảm biến thần kinh đặc biệt trong não bộ để phân tích. Từ đó, bạn có thể nhận ra mình vừa chạm vào thứ gì. Nếu không tin, bạn cứ thử kiếm một cái gậy dài, hay bất cứ thứ gì đó, nhắm mắt vào và dùng nó để khám phá thế giới xung quanh mà xem?

Có thể bạn sẽ cũng bất ngờ với khả năng của mình. Nhưng chính xác thì thứ "siêu năng lực" mà chúng ta đang nói đến là gì? Chúng từ đâu mà có?

Đó chính xác là những gì mà Luke Miller, một nhà thần kinh học nhận thức đang công tác tại Đại học Lyon, đã tự hỏi khi ông cầm trong tay thanh rèm cửa nhà mình. Miller có một cảm giác kỳ lạ khi thấy rằng, ông có thể cảm nhận các bề mặt mà cái đầu thanh rèm đang chạm vào, như thể chính ngón tay ông đang chạm vậy.

Miller thử nhắm mắt lại nhưng cảm giác ấy vẫn không hề biến mất, đó là lần đầu ông ấy nhận ra thứ siêu năng lực của mình. Không bỏ lỡ cơ hội, nhà thần kinh học người Pháp đã lao vào nghiên cứu nó. "Đó là một cảm giác hết sức quái lạ", ông nói. "Cho nên, tôi đã thực hiện nghiên cứu, chuyển sang chơi đùa với những cái gậy trong phòng thí nghiệm".

René Descartes từng mô tả chiếc gậy như một tia sáng đang được những người mù cầm trên tay.

Tìm đọc về các tài liệu khoa học trước đây, Miller nhận ra cũng đã có nhiều nhà nghiên cứu để ý đến cách những người khiếm thị dùng gậy để nhận thức được môi trường xung quanh mình. Nhưng phần lớn các nghiên cứu này chỉ tập trung vào cách họ sử dụng cây gậy, họ chọc nó ra sao, di chuyển nó thế nào.

"Phần lớn các nghiên cứu này đã không tính đến cảm giác khi chúng ta dùng một cây gậy", Miller nói. Và đây là nơi mà ông thiết lập thí nghiệm của riêng mình.

Miller cùng với các đồng nghiệp tại Đại học Lyon 1 đã tuyển chọn 16 tình nguyện viên tham gia vào 400 thử nghiệm khác nhau. Trong các thử nghiệm này, tình nguyện viên được yêu cầu cầm trong tay một chiếc gậy dài 1 mét mà không được nhìn vào đó.

Các nhà khoa học sau đó sẽ bí mật chạm hai cú vào chiếc gậy, ở cùng một vị trí hoặc ở các vị trí tách biệt nhau. Tình nguyện viên được yêu cầu đoán những cú chạm đó. Nếu cho rằng hai cú chạm được đặt vào hai điểm khác nhau trên cây gậy, họ sẽ ngồi im và không phản hồi.

Nhưng nếu nhận ra được đó chỉ là hai cú chạm ở cùng một điểm duy nhất, họ được yêu cầu nhấn những chiếc bàn đạp ở dưới chân. Tùy theo vị trí của hai cú chạm đó gần hay xa tay nắm đầu gậy mà họ sẽ đạp các bàn đạp khác nhau.

Thiết kế thí nghiệm của Miller

Kết quả? Chính Miller cũng phải bất ngờ. Mặc dù không được tập luyện trước, 16 tình nguyện viên có thể xác nhận được vị trí của những cú chạm, với độ chính xác lên tới 96%.

Các tín hiệu điện não đồ (EEG) được ghi lại trong quá trình tình nguyện viên thực hiện thử nghiệm cho thấy, mặc dù họ không hề nhìn vào chiếc gậy, các rung động từ cú chạm đã được vùng vỏ não xử lý một cách rất nhanh chóng.

Khi cả hai cú chạm được thực hiện tại cùng một vị trí, vùng vỏ não nguyên phát và vỏ não sau của tình nguyện viên đã phát ra các tín hiệu ức chế phản ứng thần kinh rõ rệt. Đây cũng chính là hai vùng não đảm nhận chức năng xúc giác bình thường cho chúng ta.

Để xác nhận điều này, Miller đã thực hiện các thí nghiệm đối chứng. Lần này, ông yêu cầu tình nguyện viên bỏ chiếc que sang một bên và thực hiện các cú chạm vào chính cánh tay họ.

Miller quan sát thấy những tín hiệu ức chế tương tự như khi tình nguyện viên cảm nhận một cú chạm vào chiếc que. Vỏ não nguyên phát bị ức chế trong 52 mili giây sau khi cú chạm được thực hiện trên que hoặc chính da tay của họ.

Những thụ thể Pacinian trên da của chúng ta là chìa khóa của xúc giác 5.1

Tới 80 mili giây, tín hiệu ức chế đã lan rộng ra các khu vực khác của vỏ não. Những phát hiện của Miller đã tiết lộ cơ chế thần kinh phía sau sự cảm nhận gián tiếp của xúc giác thông qua các đồ vật. Thú vị hơn nữa là tốc độ mà cơ thể chúng ta cảm nhận được điều đó.

Trong so sánh, Miller cho biết chiếc gậy sẽ rung trong khoảng 100 mili giây sau khi nó được chạm vào. "Cho nên, tại thời điểm cái gậy vẫn còn rung trong tay bạn, bạn đã trích xuất được vị trí của cú chạm, từ hàng chục mili giây trước đó", ông nói.

Nghiên cứu kỹ hơn cho thấy các rung động trên cây gậy đã được phát hiện bởi những thụ thể Pacinian trên da của chúng ta. Đó là các cảm biến và đầu dây thần kinh rất nhạy bén sẽ chuyển các tín hiệu chúng thu nhận được đến vỏ não nguyên phát.

Mô phỏng máy tính về hoạt động của thụ thể Pacinian cho thấy chúng ta chỉ mất 20 mili giây để cảm nhận được cú chạm trên cây gậy và xác định vị trí của nó mà thôi.

Mô phỏng máy tính về hoạt động của thụ thể Pacinian cho thấy chúng ta chỉ mất 20 mili giây để cảm nhận được cú chạm trên cây gậy và xác định vị trí của nó mà thôi.

Những phát hiện thú vị về xúc giác mở rộng, hay thứ giác quan 5.1 thậm chí còn chưa dừng lại ở đó. Một cơ may đã giúp Miller tìm về cho thử nghiệm của mình một tình nguyện viên đặc biệt. Đó là một người phụ nữ bị mất proprioception, hay còn gọi là giác quan thứ sáu giúp bạn xác định vị trí chân tay mình trong không gian, ngay cả khi đã nhắm mắt.

Về cảm tính, những bệnh nhân bị mất proprioception có lẽ cũng sẽ bị mất xúc giác mở rộng. Họ thậm chí không thể tự cảm thấy một cú chạm trực tiếp trên da mình. Thế nhưng, thí nghiệm với người phụ nữ của Miller cho thấy cô ấy vẫn có thứ giác quan 5.1.

Người phụ nữ vẫn có thể cảm nhận được cú chạm trên chiếc gậy cô cầm, đồng thời xác định được vị trí mà nó được chạm. Hoạt động não và các tín hiệu EEG của cô cũng tương tự như những tình nguyện viên khỏe mạnh khác.

Phát hiện này gợi ý một lý thuyết khá chắc chắn rằng các rung động được truyền qua một vật thể hoàn toàn đủ đển não bộ mở rộng xúc giác của nó, ngay cả khi proprioception đã biến mất.

Khi bạn cầm một cây gậy, cây gậy sẽ nhập thành một phần cơ thể bạn.

"Các công cụ [như chiếc gậy của người mù] sẽ mở rộng ranh giới cơ thể của chúng ta tới tận cấp độ thần kinh", các nhà nghiên cứu viết. "Thay vì chỉ dừng lại ở làn da, kết quả của chúng tôi cho thấy quá trình xử lý xúc giác đã vượt ra ngoài hệ thống thần kinh để tới cả các công cụ chúng ta sử dụng".

Miller và nhóm nghiên cứu của ông hi vọng phát hiện thú vị của mình sẽ giúp ích trong việc phát triển và cải tiến các thế hệ chi giả mới. Khi chúng ta hiểu làm thế nào các vật thể trung gian có thể truyền thông tin đến não của chúng ta, chúng ta có thể làm cho chúng hoạt động tốt hơn với các cảm biến bắt chước thụ thể Pacinian trên da.

Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Current Biology.