Giải mã những bí ẩn về "proprioception", giác quan thứ sáu của tất cả chúng ta

Trong một phòng thí nghiệm tại Trung tâm Lâm sàng Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ, Sana, một phụ nữ 31 tuổi người Pháp với dáng người nhỏ nhắn và mái tóc nâu xoăn đang bị cột chặt vào ghế. Trước mặt cô là một cái bàn. Xung quanh Sana, 12 camera hồng ngoại đang theo dõi từng chuyển động của cô ấy. Thí nghiệm sắp bắt đầu.

Trên bàn, các nhà khoa học đã đặt một hình trụ màu đen đứng thẳng. Trên đỉnh của nó có một quả bóng nhựa màu bạc. Sana được yêu cầu chạm tay vào mũi, rồi sau đó chạm tay vào quả bóng trước mặt.

Dễ ợt. Cô chạm vào mũi mình, sau đó chạm vào quả bóng.

Bây giờ mới đến phần thử thách khó hơn. Một kỹ thuật viên trong phòng thí nghiệm yêu cầu Sana nhắm mắt lại, anh đặt ngón tay cô lên quả bóng, rồi đưa nó trở lại mũi cô. Sau đó, anh ấy rời đi và yêu cầu Sana tự làm điều đó trong khi mắt vẫn nhắm.

Đột nhiên, vị trí của quả bóng dường như đã bị xóa khỏi tâm trí cô. Sana mò mẫm xung quanh, quờ quạng cánh tay sang trái và sang phải. Khi cô ấy chạm được vào quả bóng, có vẻ như đó chỉ là một lần ăn may.

Sana cũng gặp khó khăn để xác định vị trí của mũi trên mặt mình, cô ấy chỉ sai một vài lần.

"Mọi chuyện diễn ra cứ như tôi đang đi lạc", Sana nói qua lời một phiên dịch viên. Chỉ cần nhắm mắt lại, Sana sẽ không còn biết cơ thể của mình đang ở đâu trong không gian.

Bạn hãy thử làm thí nghiệm này với chính bản thân mình. Đặt một ly nước trước mặt. Chạm vào thành ly vài lần với đôi mắt mở. Sau đó, hãy cố gắng làm điều đó khi nhắm mắt. Khả năng cao là bạn vẫn làm được.

Khi chúng ta nhắm mắt lại, cảm giác về thế giới và về vị trí của cơ thể chúng ta trong không gian vẫn không hề biến mất. Một cảm giác vô hình vẫn còn sót lại. Cảm giác này được gọi là proprioception, cho phép chúng ta nhận thức được vị trí của các chi và của cả cơ thể trong không gian.

Giống như các giác quan khác - thị giác, thính giác, v.v. - proprioception giúp bộ não của chúng ta điều hướng thế giới. Các nhà khoa học đôi khi gọi nó là giác quan thứ sáu.

Thế nhưng, proprioception có một điểm đặc trưng khác với tất cả các giác quan còn lại trên cơ thể: nó không bao giờ tắt, ngoại trừ trong một số trường hợp rất hiếm. Chúng ta có thể bịt tai lại để có được sự im lặng, nhắm mắt lại để trải nghiệm bóng tối. Nhưng chúng ta không thể dừng được quá trình proprioception.

Chỉ có Sana và một số ít người trên thế giới này biết cảm giác sẽ thế nào khi proprioception biến mất. Một trong số những người khác ấy chính là chị gái của cô, Sawsen, 36 tuổi, cũng đang tham gia vào các thử nghiệm tại NIH. Giống với em gái mình, Sawsen gặp khó khăn khi phải xác định vị trí mũi của mình trong bóng tối.

Ở nhà, cứ mỗi lần bị mất điện là một lần tôi lại bị ngã, cô ấy nói. Cảm giác thật khó mà tưởng tượng được chỉ bằng những mô tả ấy. "Nó có thể giống như khi bạn bị bịt mắt và ai đó quay bạn một vài vòng. Sau đó, bạn được yêu cầu đi theo một hướng nào đó. Trong vài giây đầu tiên, bạn sẽ không biết mình đang đi theo hướng nào". Hoàn toàn mất định hướng.

Ngoài việc mất phương hướng, chị em nhà Sana và Sawsen cũng cùng có một trải nghiệm kỳ lạ khác: Họ không thể cảm nhận được nhiều đồ vật dù đã chạm vào chúng. "Ngay cả khi tôi chạm vào một quả bóng nhỏ lúc hai mắt đều mở, tôi cũng không cảm nhận được nó", Sawsen nói.

Trong tất cả các giác quan, xúc giác và proprioception là những thứ mà chúng ta còn mù mờ không biết đến nhất. Nhưng trong vòng một thập kỷ qua, các nhà thần kinh học đã có được những bước đột phá lớn giúp chúng ta mường tượng được cách mà xúc giác và proprioception hoạt động.

Những hiểu biết mới này có thể nuôi hi vọng cho các phương pháp điều trị đau và phục hồi tốt hơn dành cho người bị khuyết tật. Nó cũng cho phép chúng ta nhận thức được đầy đủ hơn về bản thể của con người cùng sự trải nghiệm thế giới thông qua cơ thể ấy.

Sana, Sawsen và một số ít bệnh nhân giống họ hiện đang là những đối tượng lý tưởng cho các nhà khoa học nghiên cứu về xúc giác và proprioception. Cơ bắp và bộ não của họ không hề có điểm gì bất thường. 

Những bệnh nhân này chỉ đơn giản bị thiếu đi một thứ nhỏ bé nhưng vô cùng quan trọng: một thụ thể ở kích thước phân tử, hoạt động như một ô cửa cho các lực vật lý qua đó đi vào hệ thống thần kinh và chạm tới nhận thức có ý thức.

Các thụ thể được gọi là piezo2, và nó chỉ mới được phát hiện 10 năm về trước. Không có sự phục vụ của nó, proprioception như mất đi "đôi mắt" của mình. Nó cũng bỏ rơi xúc giác của người bệnh, không còn cho phép họ cảm thấy một số cảm giác nhất định.

Những bệnh nhân này rất hiếm - nhóm nghiên cứu tại NIH và các đồng nghiệp trên khắp thế giới mới chỉ xác định được 18 trường hợp, với 2 tài liệu nghiên cứu đầu tiên về họ được công bố trên tạp chí New England Journal of Medicine năm 2016.

Các phát hiện này có thể được ví như việc tìm thấy một người khiếm thị hoặc khiếm thính đầu tiên trên thế giới, Alexander Chesler, một nhà khoa học thần kinh tại NIH, người đang làm việc với Sana, Sawsen và những bệnh nhân khác cho biết. "Theo những hiểu biết phân tử học cho tới thời điểm này, [chúng ta có thể gọi] họ là những người mù xúc giác".

Những ảnh hưởng từ tình trạng này có thể khiến bệnh nhân gặp khó khăn khi kiểm soát cơ thể họ, nhất là khi tầm nhìn bị che khuất. Đáng nói là tình trạng rối loạn di truyền hiếm gặp gây ra mù xúc giác trong nhiều năm qua vẫn thường bị chẩn đoán sai hoặc không hề được chẩn đoán. 

Bằng cách nghiên cứu chúng, các nhà thần kinh học sẽ khảo sát được một cách kỹ lưỡng những chức năng quan trọng của hệ thống xúc giác và proprioception, đồng thời tìm hiểu được khả năng đáng kinh ngạc của não bộ khi buộc phải thích ứng với sự vắng mặt của chúng.

Carsten Bönnemann là một thám tử trong thế giới thần kinh học, người chuyên đi giải mã những bí ẩn của y học thần kinh. Khi một đứa trẻ mắc phải một tình trạng thần kinh khó chẩn đoán, anh ấy sẽ lao vào, cố gắng phá vụ án. "Chúng tôi tìm kiếm những điều không thể giải thích được", nhà thần kinh học nhi khoa đến từ Viện Rối loạn Thần kinh và Đột quỵ Quốc gia Hoa Kỳ cho biết.

Năm 2015, một bí ẩn đã đưa chân anh đến Calgary, Canada, để kiểm tra một cô gái 18 tuổi mắc một rối loạn kỳ lạ. Đến năm lên 7 tuổi, cô gái ấy mới biết đi - nhưng cũng chỉ đi được khi cô ấy nhìn xuống chân mình. Nếu nhắm mắt khi đang đứng, cô ấy sẽ ngay lập tức ngã xuống sàn. 

Giống như thị lực đang ẩn chứa một sức mạnh để bật cái công tắc bí mật, cho phép cô ấy kiểm soát phần cơ thể mà cô đang nhìn chằm chằm vào. Chỉ cần rời mắt khỏi nó, cô ấy không còn kiểm soát được cơ thể mình nữa.

"Khi kiểm tra cô bé, tôi nhận ra rằng cô không có … proprioception", Bönnemann nói. Chỉ cần nhắm mắt lại, cô gái sẽ không cảm giác được vị bác sĩ đang nhẹ nhàng cầm vào ngón tay mình rồi nhấc nó di chuyển lên xuống. 

Sự thiếu vắng nhận thức không chỉ xảy ra với những ngón tay, cô ấy còn không cảm nhận được sự chuyển động ở khuỷu tay, vai, hông - bất kỳ khớp nào trên cơ thể.

Mặc dù nó thường không nằm trong nhận thức có ý thức của chúng ta, proprioception vẫn phục vụ một chức năng quan trọng. 

"Nếu bạn muốn thực hiện những di chuyển phức tạp trong không gian, bạn phải biết cơ thể mình đang ở đâu trong mọi thời điểm", Adam Hantman, một nhà thần kinh học tại Viện Y khoa Howard Hughes, nói. 

Bạn có thể nhìn vào tứ chi của mình, nhưng điều đó có nghĩa là bạn sẽ không còn khả năng để nhìn bất cứ thứ gì khác nữa. Proprioception cho phép mắt chúng ta rảnh rỗi để chú ý đến những gì đang diễn ra xung quanh bên ngoài cơ thể chúng ta.

Để đưa ra chẩn đoán cho cô gái ở Canada, nhóm của Bönnemann đã giải trình tự bộ gen của cô gái và tìm thấy một đột biến trên các gen mã hóa cho một thụ thể cảm ứng gọi là piezo2. Năm 2015, piezo2 vẫn còn là một thứ hoàn toàn mới đối với khoa học.

Trước đó, các nhà khoa học từng biết tất cả các dây thần kinh đặc biệt được dành cho việc cảm nhận thế giới bên ngoài. Nếu dây thần kinh là dây dẫn truyền thông tin từ thế giới đến não bộ của chúng ta, thì các thụ thể này là chiếc công tắc - cái chốt chặn đầu tiên trong bộ máy sinh học - nơi bắt nguồn của tín hiệu điện.

Phát hiện mang tính bước ngoặt của piezo2 được thực hiện tại Viện nghiên cứu Scripps, nơi các nhà khoa học đã dành nhiều năm chọc vào các tế bào bằng các đầu dò thủy tinh nhỏ. (Khi được chọc, thụ thể piezo tạo ra một dòng điện nhỏ. Piezo là tiếng Hy Lạp có nghĩa là "ấn xuống"). 

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy hai thụ thể - piezo1 và piezo2. Khi các tế bào chứa các thụ thể này đàn hồi, các thụ thể sẽ mở ra cho phép các ion chạy vào trong và tạo ra một xung điện.

Piezo1 bị kéo vào các hệ thống điều khiển áp huyết của cơ thể, cũng như các hệ thống bên trong làm nhiệm vụ cảm nhận áp suất khác. Các nghiên cứu sâu hơn đã tiết lộ piezo2 là một phân tử quan trọng đối với cả xúc giác và proprioception, một cửa ngõ cho các lực cơ học đi qua, để bắt đầu hành trình chạm đến ý thức của chúng ta.

Vào năm 2015, các nhà khoa học mới chỉ bắt đầu tìm thấy những gì mà piezo2 làm được ở chuột, chứ chưa nói đến trên con người. Bönnemann phải đưa nghiên cứu tiến tới và thế là anh quay trở lại NIH ở Bethesda, Maryland. 

Bönnemann gửi một email cho Chesler, người đang nghiên cứu những con chuột có gen bị biến đổi để loại bỏ piezo2. Trong email của mình, Bönnemann đã nói về những bệnh nhân, cũng như một người khác - một cô bé 8 tuổi ở San Diego - mà họ đã xác định sở hữu đột biến.

"Điều đó khiến tôi rớt ra khỏi ghế và phải chạy ngay đến văn phòng của anh ấy", Chesler nói. "Tôi không bao giờ có cơ hội hỏi chuyện những con chuột, bảo chúng hãy mô tả cuộc sống của chúng như thế nào [khi không có piezo2],  trải nghiệm của chúng ra sao, tôi không thể hỏi lũ chuột những câu hỏi ấy được".

Sana và Sawsen, giống như bệnh nhân đầu tiên của Bönnemann, được sinh ra với đột biến khiến gen piezo2 không hoạt động. Khiếm khuyết đó đã theo họ suốt đời, ảnh hưởng tới proprioception, xúc giác và khả năng di chuyển của họ. 

Chị em nhà Sana và Sawsen có thể tự đi bộ một đoạn, nhưng chủ yếu họ vẫn phải sử dụng xe lăn điện. Cả hai hiện vẫn sống độc lập một mình. Sana là một nhà tâm lý học lâm sàng, còn Sawsen điều hành một cơ sở chăm sóc trẻ em khuyết tật.

Cả hai chị em không hề biết đến một cuộc sống có proprioception sẽ như thế nào, điều đó khiến họ không thể mô tả những gì họ bị khiếm khuyết. "Tôi không thể so sánh mình với người khác để có được một đối chiếu rõ ràng, bởi ngay từ khi sinh ra tôi đã luôn ở trong một tình trạng như thế này", Sana nói.

Trong số ít những trường hợp bệnh nhân không có proprioception được ghi lại trong lịch sử y văn, nổi tiếng nhất là Ian Waterman, một người đàn ông người Anh có tế bào thần kinh xúc giác và proprioception bị tổn thương do nhiễm trùng.

Tình trạng khiến anh không có bất kỳ cảm giác hay cảm nhận proprioception nào với phần cơ thể từ cổ trở xuống, mặc dù anh vẫn có thể cử động bình thường. Đó là một "thế giới limbo với tứ chi biến mất", nhà khoa học thần kinh Jonathan Cole đã viết như vậy trong tiểu sử y tế của Waterman.

Waterman rõ ràng có tổn thương thần kinh. Nhưng cho đến khoảng một năm trước, Sana và Sawsen chưa bao giờ thực sự biết điều gì đã xảy ra với họ. Sau đó, họ mới xét nghiệm và dương tính với một đột biến trên gen piezo2, xét nghiệm đã dẫn hai chị em đến nghiên cứu của Bonneman và Chesle về cách thức hoạt động của piezo2 trong cơ thể con người. 

Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã ghi nhận được hơn một chục bệnh nhân có thụ thể piezo2 không hoạt động.

Xúc giác là một giác quan rất phức tạp, vì nó có rất nhiều dạng, mỗi dạng hoạt động dựa trên các hệ thống thần kinh và thụ thể khác nhau một cách tinh tế.

Nếu có thể làm nhạy mọi xúc giác của bạn lên, mọi thứ bạn có thể cảm thấy sẽ khiến bạn phải giật mình sợ hãi. "Nếu một trong số chúng tôi lẻn ra phía sau bạn và động vào một sợi tóc của bạn, bạn sẽ biết ngay lập tức", Chesler nói. "Xúc giác là một trong những cỗ máy sinh học tuyệt vời nhất trên đời".

Bằng nhiều con đường  khác nhau, những thông tin xúc giác mà chúng ta cảm nhận được từ cơ thể mình tỏ ra đa dạng hơn rất nhiều so với những thông tin đến từ mắt, tai hoặc miệng.

Ví dụ, cảm giác nóng và lạnh hoạt động trên các dây thần kinh khác với cảm giác chạm nhẹ, chúng cũng sử dụng các thụ thể khác nhau (một số trong đó chỉ mới được phát hiện gần đây).

Cảm giác đau, ngứa và bị đè nén khi so sánh với nhau cũng rất khác. Ngoài ra, một số xúc giác nhạy cảm còn phụ thuộc vào bối cảnh. Hãy nghĩ đến khoảnh khắc bạn mới mặc một chiếc áo phông lên người.

Ban đầu, bạn cảm nhận được vải trượt trên cơ thể mình, nhưng mặc chiếc áo được một lúc, mọi cảm giác ấy sẽ mất dần khỏi nhận thức, mặc dù chiếc áo vẫn đang liên tục cọ xát cơ thể bạn.

Không có piezo2, chị em nhà Sana và Sawsen không thể nào cảm nhận được những cú chạm nhẹ, đặc biệt là trên bàn tay và ngón tay của họ. Sawsen nói trong khi đang đưa tay vào túi, "tôi sẽ rút tay ra và nghĩ rằng mình đã cầm được thứ gì đó, nhưng rồi tay tôi trống rỗng".

Không thể cảm nhận được các vật thể, Sawsen cũng không biết tay cô ấy đang ở đâu. Vì vậy, một cái túi cũng có thể biến thành một lỗ đen nếu cô ấy không trực tiếp nhìn vào nó.

Nhưng cả hai chị em Sana, Sawsen vẫn có thể cảm thấy nóng hoặc lạnh. Họ có thể cảm nhận được áp lực. Và họ cũng không thể thoát khỏi cảm giác đau đớn. Đặc biệt là, Sana và Sawsen còn có thể cảm thấy những cơn đau nhói.

Sawsen đã biến khả năng đó của mình như một trò tiêu khiển (để giảm bớt căng thẳng khi cần). Cô thường đem theo mình một mảnh hình chữ nhật có cạnh cứng. Mỗi khi cào và nhấn ngón tay lên đó, cô có thể cảm nhận được cạnh của vật thể.

Nó giống như cái cảm giác bạn giẫm phải một mẩu LEGO, và cơn đau nhói bắt đầu hành trình từ phần cạnh cứng đè ép vào chân bạn, nó đi qua một cánh cổng khác không phải piezo2 để vào tới hệ thống thần kinh.

"Điều đó cũng giống như khi bạn bị ai đó véo, cái cảm giác đó, chúng ta không hiểu được nó ở cấp độ phân tử, những gì đã diễn ra, đã kích hoạt tế bào thần kinh của bạn?", Chesler nói.

Thật bất ngờ! Cho tới năm 2019, cái cảm giác đau nhói khi vừa giẫm lên một mẩu LEGO vẫn là một bí ẩn của khoa học. Chúng ta không biết cơn đau ấy đã thâm nhập vào hệ thống thần kinh của mình như thế nào.

Ngoài nỗi đau đó, những người bị khiếm khuyết thụ thể piezo2 còn có thể cảm nhận được một thứ rất khác được gọi là tactile allodynia. Tactile allodynia là những cơn đau được gây ra bởi những kích thích lẽ ra không thể gây đau, ví dụ như một cái chạm nhẹ vào cơ thể hoặc một cái vỗ vai.

Thông thường, khi ai đó chạm lên cơ thể bạn, bạn có thể thấy hoàn toàn thoải mái, nhưng những người mắc tactile allodynia lại thấy đau đớn. 

Để mô phỏng lại cảm giác này ở người bình thường, các nhà khoa học thường cho da của họ tiếp xúc với capsaicin - hóa chất tạo ra vị cay cho ớt. Bởi vậy bạn có thể tưởng tượng một cú chạm nhẹ với người mắc tactile allodynia giống như ai đó đang chà ớt trên vùng da nhạy cảm của bạn.

Một bí ẩn khác, khi thụ thể piezo2 bị khuyết thiếu, bệnh nhân có thể cảm thấy vùng da có lông được vuốt ve, chẳng hạn như trên cánh tay của họ. Nhưng kỳ lạ thay, họ không cảm nhận được điều đó từ da, mà là từ chính chuyển động của từng cọng lông. 

"Chúng tôi không biết họ làm được điều đó bằng cách nào", Chesler nói. Điều đó có nghĩa là ngay cả khoa học thần kinh cũng không hiểu nổi, hoàn toàn không thể giải thích làm thế nào mà cảm giác này sinh ra trong cơ thể?

Họ đang cố đi tìm đáp án cho những câu hỏi này. Bởi một khi trả lời được chúng, nghiên cứu sẽ dẫn đến một số kết quả có thể được ứng dụng, cụ thể là trong lĩnh vực điều trị đau. Các nhà khoa học hi vọng, thông qua việc xác định các thụ thể đem lại cảm giác vật lý cho cơ thể chúng ta, họ có thể học được cách tăng cường chúng, hoặc có thể tắt chúng đi khi cần thiết, tắt cảm giác đau đớn chẳng hạn.

"Đó vốn là giấc mơ của lĩnh vực nghiên cứu nỗi đau", Chesler nói. "Liệu chúng ta có vượt ra khỏi những hiểu biết thô sơ của mình về nỗi đau, để hiểu chúng ở một cấp độ cơ giới hơn được không?". Chẳng hạn như bây giờ, khi bạn không thể biết thụ thể nào đang chịu trách nhiệm cho những cơn đau nhói, bạn sẽ không thể thiết kế ra một loại thuốc để dập tắt nó.

Xúc giác là một giác quan rất phức tạp. Proprioception có thể còn phức tạp hơn. Nhưng nếu dành thời gian nghiên cứu nó, các nhà khoa học có thể phát hiện ra những khám phá và ứng dụng mới từ đó, vượt ra hẳn phạm vi cơ thể con người.

Sâu trong tất cả các cơ bắp của chúng ta có các sợi gọi là thoi cơ: Đây là một bó sợi và dây thần kinh ghi nhận lại hiện tượng căng cơ. Trên các đầu dây thần kinh của mỗi thoi cơ, vâng, bạn sẽ tìm thấy piezo2. 

Khi các cơ bị kéo căng, những cơ khác sẽ co lại, và piezo2 sau đó truyền tất cả thông tin ấy đến tủy sống giúp bạn xác định vị trí các chi của mình trong không gian.

Điều tuyệt vời nhất là làm thế nào mà mọi cơ bắp trong cơ thể bạn có thể liên tục gửi những thông tin này về não.

Cơ chế đó làm việc 24/7 không ngừng. Và bằng cách nào đó, hệ thống thần kinh của bạn có thể xử lý một lượng dữ liệu khổng lồ như vậy, âm thầm mà không kích hoạt bất kỳ hoạt động có ý thức nào khiến chúng ta nhận biết được chúng đang làm việc.

Liệu chúng ta có thể thông qua một cách nào đó, để nhận thức được chúng hay không? Nếu có, liệu chúng ta có bị lúng túng, với lượng thông tin quá lớn ập đến có thể khiến chúng ta quá tải?

Đơn giản, chỉ cần nghĩ về những gì bạn cần để có thể ngồi thẳng người lên. Tất cả các cơ ở lưng của bạn phải chuyển về não những thông tin phù hợp, để bạn có thể giữ tất cả các xương cột sống thẳng hàng với nhau.

Các bệnh nhân bị khiếm khuyết piezo2 không thể thực hiện điều đó. Họ đều bị cong vẹo cột sống vì các cơ bắp ở lưng không giao tiếp được với não bộ. Họ không bằng cách nào có thể sắp xếp các đốt sống thẳng hàng.

Thiếu mất cái jack cắm đầu vào cho proprioception, Sana và Sawsen phải tập trung hết sức để không cảm thấy mất phương hướng. Đôi khi chỉ cần vài sợi tóc che khuất tầm nhìn đã có thể khiến cô ấy mất định hướng cơ thể, Sana nói.

Điều tương tự cũng có thể xảy ra nếu ai đó tiến đến quá gần mặt cô, cản trở tầm nhìn ngoại vi của cô. Nó có nghĩa là cô ấy cần phải tập trung cao độ nếu muốn hôn một ai đó.

Làm thế nào mà não bộ có thể tập hợp lại được tất cả các luồng thông tin proprioception một cách dễ dàng? Đó vẫn là một bí ẩn sâu sắc.

Adam Hantman, một nhà thần kinh học tại Viện Y khoa Howard Hughes chuyên nghiên cứu về proprioception cho biết: "Điều thú vị nhất của proprioception, đó là mức độ linh hoạt của nó. Bạn có thể yêu cầu tôi với lấy một cái cốc và nói, 'Đừng làm việc đó theo bất kỳ cách nào mà bạn đã từng làm trước đây'.

Và không cần luyện tập, tôi có thể nắm tay mình lộn ngược lại, vòng nó ra phía sau lưng và với lấy chiếc cốc đó. Tôi chưa từng thực hiện hành động đó trước đây trong đời, nhưng vẫn có thể làm điều đó mà không cần tập luyện gì cả".

Còn có rất nhiều bí ẩn tuyệt đẹp trong lĩnh vực nghiên cứu này vẫn chưa được các nhà khoa học hiểu rõ. Xúc giác và proprioception thường được coi là các hệ thống khác nhau. "Nhưng chúng có thể đan xen chồng chéo lên nhau ở một mức độ nhất định", Joriene De Nooij, nhà thần kinh học cũng đang nghiên cứu về proprioception tại Đại học Columbia cho biết.

Các thụ thể trên da cũng giúp chúng ta nhận thức được vị trí của chân và tay trong không gian. "Khi bạn đi bộ, tất cả các thụ thể cảm nhận áp lực ở trên chân bạn sẽ được kích hoạt theo mỗi bước đi", Nooij nói. "Và điều đó cũng cung cấp cho bộ não những thông tin về vị trí của cơ thể".

Chúng ta có rất rất nhiều đầu vào nối với hệ thống cảm giác của chúng ta, cung cấp cho chúng ta thông tin phản hồi và hướng tâm trí của chúng ta đến những gì cơ thể chúng ta đang làm.

Tìm hiểu cách mà bộ não thực hiện điều này - giải mã các thuật toán mà não sử dụng để xây dựng các mô hình cảm giác và sử dụng chúng - sẽ giúp chúng ta tạo ra được những cỗ máy tốt hơn, Hantman nói.

Đặc biệt, nó có thể giúp chế tạo ra các bộ phận giả, cho phép người khuyết tật điều khiển chúng bằng chính hệ thống thần kinh của mình.

"Những chi giả bằng máy bây giờ đã có thể nhận tín hiệu từ não và cử động một cách trơn tru", anh nói. "Tuy nhiên, chúng ta làm điều đó chưa thực sự tốt, muốn tốt chúng ta phải hoàn thiện được vòng lặp ấy, truyền tải cả thông tin xúc giác từ chi giả quay ngược trở lại não bộ".

Một điều khác mà não bộ đã làm được liên quan đến proprioception, các nhà khoa học rất muốn tìm hiểu xem: Làm thế nào nó bù đắp được sự khiếm khuyết như trong trường hợp của Sana và Sawsen?

Như đã nói ở trên, các thoi cơ và đầu dây thần kinh đã giải thích cách thức hoạt động của proprioception trong cơ thể. Nhưng có một khía cạnh còn kỳ lạ hơn nữa, làm thế nào mà proprioception xuất hiện được trong tâm trí của chúng ta.

Hãy tưởng tượng khi bạn nhắm mắt lại mà vẫn với được thứ gì đó. Bạn có một cốc nước đặt trên bàn, trước mặt bạn. Bây giờ, bạn nhắm mắt lại và với nó. Hãy tập trung vào suy nghĩ về vị trí của cái cốc trong không gian, nghĩ sâu về nó: Nhưng chính xác thì bạn đang trải nghiệm thứ gì trong thời điểm này?

Nó giống như khi ai đó cố gắng mô tả một giấc mơ. Bạn biết nó ở đó. Nó có vẻ rất thật. Nhưng nó không có thù hình. 

Bạn sẽ quen với cơ thể của chính bạn khi nó bị như vậy. Bạn sẽ học được cách sống bằng các giác quan còn lại của mình.

"Điều đó chính là ý thức", Ardem Patapoutian, một nhà nghiên cứu khoa học thần kinh tại Scripps, người đầu tiên phát hiện ra các thụ thể piezo cho biết. Một khía cạnh vật lý của ý thức được thông báo và định hình, một phần bởi proprioception.

Quá trình não bộ tạo ra ý thức được ví như một phù thủy đang quấy nồi thuốc phép. Người thuật sĩ lấy nguyên liệu đầu vào là các giác quan trên cơ thể chúng ta: như những cú chạm, nhiệt độ, nhận thức của các khớp. Sau đó, chúng được trộn lẫn với suy nghĩ, cảm xúc và ký ức của chúng ta, dự đoán của chúng ta về thế giới. Rồi tất cả được ném vào chiếc vạc đang sôi. Chiếc vạc trên ngọn lửa tạo ra ý thức cho chúng ta.

Toàn bộ ý thức về bản thân bạn xuất hiện từ những thành phần khác nhau này. Nó lớn hơn rất nhiều so với việc chỉ gom các nguyên liệu ấy lại thành một đống rồi để đó.

Nhưng nếu bạn chỉ bị thiếu đi một thành phần trong công thức ấy, thứ thuốc phép lẽ ra sẽ bị hỏng. Nhưng trong khi Sana và Sawsen đang thiếu thông tin từ các thụ thể piezo2, tâm trí của họ vẫn sử dụng được các thành phần khác để bù đắp vào thiếu sót. Họ vẫn có ý thức như bất kỳ ai khác.

Chesler tin rằng bộ não của Sana và Sawsen vẫn tạo ra một bản đồ cơ thể họ trong không gian. Những bệnh nhân này chỉ cần sử dụng các yếu tố đầu vào khác, như tầm nhìn hoặc các cảm giác khác, như nóng và lạnh, hoặc cảm giác đau đớn để định vị bản thân mình.

Giống như một người mù với đôi tai nhạy bén, họ sử dụng các giác quan khác để bù đắp cho những gì họ thiếu.

Khi Sana đang đưa tay ra với cái hình trụ đặt trên bàn thí nghiệm với đôi mắt nhắm nghiền, cô nói rằng mình đang cố gắng cảm nhận một luồng gió thổi ra từ chiếc điều hòa gần đó.

Sana nhớ cái cảm giác lạnh hơn ở ngón tay khi nó tiến gần quả bóng, và cô đang cố gắng tìm ra điểm lạnh đó.

"Điều gì đang diễn ra bên trong não bộ của họ, giúp họ xây dựng hình ảnh về cơ thể mình, trong khi không hề có những thông tin từ proprioception đều đặn gửi về não như tất cả chúng ta? Câu hỏi này là một trong những câu hỏi quan trọng nhất mà chúng ta có thể hỏi về giác quan này", Chesler nói. "Và đó chính là câu hỏi mà tôi hy vọng phòng thí nghiệm của mình sẽ giải quyết được trong một vài năm tới".

Nhưng bạn không cần một nghiên cứu để biết điều này là đúng: Tâm trí con người có khả năng đàn hồi hết sức ấn tượng. "Bạn sẽ quen với cơ thể của chính bạn khi nó bị như vậy", Sawsen nói. "Bạn sẽ học được cách sống bằng các giác quan còn lại của mình".

Tham khảo Vox