Ba phương thức hoạt động cao cấp của hệ thần kinh hình thành như thế nào?

Sự ghi nhớ và năm phương thức hoạt động của hệ thần kinh

Các nguyên lí của mối quan hệ đặc biệt giữa vật chất và năng lượng là các nguyên lí phổ biến nên mọi quá trình vận động, tương tác xảy ra trong tự nhiên hay trong vũ trụ đều tuân theo hoặc ứng dụng các nguyên lí đó. Có một cấu trúc vật chất , nếu xét theo sự hoạt động của nó thì có thể cho là nó đặc biệt và khó nhận thấy được sự tuân thủ các nguyên lí của tự nhiên, đó là hệ thần kinh của động vật nói chung và của con người nói riêng. Trong thực tế thì hệ thần kinh cũng là một cấu trúc vật chất trong vũ trụ, và vì vậy mọi quá trình hình thành, hoạt động của nó đều tuân thủ mọi quy luật vận động của vật chất. Chúng ta đã xây dựng được nhiều phương pháp ghi nhớ, từ các kí tín hiệu đến chữ viết, từ ghi âm trên các rãnh đến các băng, đĩa từ, đĩa laser v.v… Nhưng còn hệ thần kinh ghi nhớ như thế nào? Hệ thần kinh có hoạt động giống như một chiếc máy tính điện tử hay chúng ta đã làm ra được bộ óc nhân tạo là chiếc máy tính điện tử? Hệ thần kinh có ghi nhớ giống như những phương pháp ghi nhớ nhân tạo hay không? Câu trả lời, căn cứ vào mọi biểu hiện qua sự hoạt động của hệ thần kinh cho thấy nó không hoạt động giống như những chiếc máy tính điện tử, nó là một sản phẩm của tự nhiên. Sự ghi nhớ của hệ thần kinh, mà cụ thể là sự ghi nhớ mới, là quá trình đông tụ của các prôtêin trong các tế bào thần kinh dưới tác động của năng lượng là các kích thích thần kinh. Bản chất của sự đông tụ là sự tạo thành một cấu trúc vật chất có mối liên kết vật lý dưới tác dụng của năng lượng. Năng lượng cho việc tạo ra cấu trúc nhớ trong các tế bào thần kinh phần lớn là từ các kích thích thần kinh. Phương pháp ghi nhớ của các tế bào thần kinh là sự ứng dụng hay sự biểu hiện vai trò của năng lượng trong việc tạo ra một cấu trúc vật chất. Còn sự hoạt động của hệ thần kinh là biểu hiện vai trò làm nên sự vận động cho các cấu trúc vật chất của năng lượng. Thành phần các chất prôtêin trong các tế bào thần kinh không giống nhau là cơ sở cho việc tạo ra các cấu trúc ghi nhớ khác nhau cho các chi tiết, các sự kiện hay các vấn đề khác nhau. Nếu xét về việc sử dụng khối lượng vật chất cho sự ghi nhớ một chi tiết thì có thể cho rằng hệ thần kinh ghi nhớ không hiệu quả bằng các phương pháp ghi nhớ nhân tạo. Nhưng nếu xét về hiệu quả sử dụng những chi tiết đã nhớ thì hệ thần kinh có hiệu quả cao hơn rất nhiều. Hệ thần kinh có thể dùng lại những điểm ghi nhớ cũ cho việc ghi nhớ những chi tiết tương tự trong những sự kiện ghi nhớ mới và tạo thành những điểm ghi nhớ chung. Điều này đã tạo nên những sự liên hệ tự nhiên giữa các sự kiện ghi nhớ khác nhau và là cơ sở cho hoạt động sáng tạo của hệ thần kinh, trong khi đó các hệ thần kinh nhân tạo là các hệ thống máy tính điện tử không thể tự sử dụng chung các điểm ghi nhớ các chi tiết giống nhau của các sự kiện khác nhau. Nếu các máy tính điện tử tự sử dụng chung các điểm ghi nhớ giống nhau thì kết quả sẽ ra sao? Câu trả lời đó là sự rối loạn trong hoạt động của máy và chúng ta có rất ít kết quả đúng. Đây là một lưu ý cho các nhà thiết kế máy tính khi mong muốn thiết kế được một hệ thần kinh nhân tạo và cũng là một câu trả lời rõ ràng rằng hệ thần kinh không hoạt động giống như một cái máy tính điện tử. Để đảm bảo sự chính xác trong hoạt động của máy tính điện tử thì những địa chỉ, những đường dẫn đến các điểm ghi nhớ cũng phải quy định chặt chẽ và thể hiện đúng đắn. Nhưng trong hệ thần kinh thì điều này không chắc chắn. Nguyên nhân là hệ thần kinh có thể và sử dụng được nhiều phương pháp dẫn truyền kích thích thần kinh, từ dòng xung điện đến sóng điện từ, từ các chất hoá học đến sự lan toả năng lượng kích thích. Các tế bào thần kinh cũng có thể tiếp nhận và được kích thích bởi nhiều kích thích thần kinh khác nhau. Những nguyên nhân này làm cho hệ thần kinh có thể cho ra những kết quả sử lý không giống nhau trong những tình huống hay những kích thích giống nhau. Một tính chất quan trọng trong hoạt động của các hệ thần kinh cao cấp là chúng thường lấy những cái đã được ghi nhớ để phản ánh những tác động đang diễn ra lên hệ thần kinh. Điều này dẫn đến sự phản ánh trung thực hay sai lệch, thêm thắt hay bớt xén hiện tại. Nhưng cũng chính vì vậy mà khả năng nhận dạng hiện thực của hệ thần kinh rất cao mặc dù hiện thực có thể được thể hiện dưới nhiều hình thức khác nhau. Chúng ta có thể đọc được rất nhiều phông chữ khác nhau, chữ viết có thể viết chân, viết thảo, viết thẳng, viết nghiêng, viết ngược, viết to, viết nhỏ, thậm trí cả những cách viết mà chúng ta chưa từng được biết. Chúng ta có thể nghe được rất nhiều giọng nói khác nhau và hiểu được ý nghĩa của câu nói mặc dù các câu đó được diễn tả bằng giọng của đàn ông hay đàn bà, người lớn hay trẻ con, câu nói được diễn tả đầy đủ, chính xác hay rút gọn, nói lóng, nói lái. Việc làm phong phú thêm sự phản ánh hiện thực biểu hiện cho hoạt động tư duy nói chung, hoạt động sáng tạo và hoạt động trí tuệ của hệ thần kinh nói riêng, trong đó hoạt động trí tuệ là phương thức hoạt động cao nhất trong 5 phương thức hoạt động thần kinh. Nhà bác học Páp – lốp đã tìm ra hai phương thức hoạt động thần kinh là phản xạ không và có điều kiện, ba phương thức còn lại là phản ứng thần kinh ,hoạt động sáng tạo và hoạt động trí tuệ. Mức độ hoạt động của từng phương thức trong mỗi hệ thần kinh biểu hiện cho sự phát triển của mỗi loài sinh vật và năng lực thần kinh của mỗi cá thể.Tuỳ theo mực độ tiến hoá, tuỳ theo năng lực thần kinh mà trong mỗi hệ thần kinh của các loài động vật có từ 1 đến 5 phương thức hoạt động thần kinh nói trên. Trong cùng một loài động vật thì không phải các cá thể đều có số lượng và mức độ hoạt động của các phương thức giống nhau. Hay nói cách khác, hệ thần kinh không thể sản xuất hàng loạt hay nhân bản thành nhiều cái giống nhau. Để có những phương thức hoạt động thần kinh bậc cao, hệ thần kinh cần có một số điều kiện :

• Có nhiều tế bào thần kinh thực hiện việc ghi nhớ mới, trong thực tế là cần có rất nhiều.
• Các tế bào thần kinh có thể được kích hoạt bởi nhiều kích thích thần kinh khác nhau. Tập hợp các kích thích này tạo nên phổ kích thích thần kinh sơ cấp.
• Hệ thần kinh sử dụng nhiều phương thức dẫn truyền kích thích thần kinh.
• Hệ thần kinh có khả năng kiểm soát được hoạt động của nó.

Hoạt động sáng tạo và hoạt động trí tuệ của hệ thần kinh , đó là việc tạo ra các kết nối mới từ các chi tiết của các kết nối cũ đã được ghi nhớ trong hệ thần kinh theo một trật tự, một lô gích hợp lí và hiệu quả đế đáp ứng lại một hoặc mốt số tác động từ bên ngoài. Có một điểm giống nhau giữa các phương thức hoạt động thần kinh là chúng đều là sự đáp lại các tác động từ bên ngoài lên hệ thần kinh, nhưng chúng khác nhau về mức độ, về hình thức và cả nội dung đáp lại. Trong ba phương thức đầu, từ phản xạ không điều kiện đến phản xạ có điều kiện và phản ứng thần kinh, sự đáp lại được tiến hành theo các chương trình định sẵn, các chương trình này được thiết lập từ khi hình thành hệ thần kinh hoặc được hình thành trong quá trình sinh trưởng và hoạt động của hệ thần kinh, phản xạ không điều kiện là các chương trình bản năng, còn phản ứng thần kinh là chuỗi các phản xạ có điều kiện. Các kết nối trong phản ứng thần kinh được hình thành bởi chuỗi các tác động lên hệ thần kinh và không bị thay đổi. Phương thức hoạt động sáng tạo và trí tuệ là sự đáp lại bằng các chương trình đã được hệ thần kinh biến đổi từ các chương trình đã được ghi nhớ, trong đó phương thức trí tuệ tạo ra các chương trình sâu sắc hơn, rộng lớn hơn và có thể đến mức không còn nhận ra được những yếu tố ban đầu hay những nguyên liệu ban đầu mà hệ thần kinh đã sử dụng cho chương trình mới này. Các kết nối của các chương trình mới do hệ thần kinh tạo ra và có thể có rất nhiều kết nối để hệ thần kinh lựa chọn cho việc đáp lại tác động bên ngoài. Chúng ta hãy lấy ví dụ về câu chuyện nàng Tô Thị. Phản ứng thần kinh chỉ cho ta biết tảng đá có nhánh là một vật thể rắn, hoạt động sáng tạo của hệ thần kinh làm xuất hiện bên cạnh hình ảnh tảng đá có nhánh đó hình ảnh một người phụ nữ đang bồng con, còn hoạt động trí tuệ cho ta không chỉ là hình ảnh tảng đá của phản ứng thần kinh, hình ảnh người phụ nữ đang bồng con của hoạt động sáng tạo mà còn cả một câu chuyện cảm động về lòng thuỷ chung son sắt của người phụ nữ của người có hệ thần kinh hoạt động trí tuệ.

Sự ghi nhớ mới của các tế bào thần kinh là một biểu hiện của sự biến đổi của các tế bào theo môi trường sống của nó. Các tế bào thần kinh càng dễ biến đổi thì hệ thần kinh càng dễ ghi nhớ. Các tế bào thần kinh ghi nhớ những chi tiết mới khác nhau sẽ không giống nhau về cấu trúc ghi nhớ. Điều này có nghĩa là sự hình thành một tế bào thần kinh ghi nhớ mới không hoàn toàn được định trước, hay chúng là những tế bào, những cấu trúc được lập trình không hoàn toàn. Chúng được lập trình để là một tế bào thần kinh nhưng chức năng thần kinh của nó lại do môi trường tạo ra. Môi trường tạo lập chức năng thần kinh cho các tế bào thần kinh là môi trường năng lượng. Môi trường năng lượng tạo ra các chức năng thần kinh bản năng do hệ thống gien cung cấp, còn môi trường năng lượng cho các tế bào thần kinh không bản năng hay ghi nhớ mới là các kích thích thần kinh. Hai dạng tế bào thần kinh này hình thành nên hai hệ thống tế bào là hệ thống tế bào thần kinh bản năng và hệ thống tế bào thần kinh không bản năng. Hệ thống bản năng hình thành trong quá trình hình thành cơ thể và được xác lập chức năng thần kinh ngay trong thì kỳ này, chúng đảm nhận các nhiệm vụ cụ thể như tiếp nhận các kích thích từ bên ngoài, dẫn truyền các kích thích thần kinh, điều khiển trực tiếp các hoạt động của cơ thể, còn hệ thống không bản năng cũng được ra đời trong quá trình hình thành cơ thể nhưng chức năng thần kinh của chúng chỉ được xác lập trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cơ thể, thậm trí có thể không được xác lập chức năng. Chúng là những tế bào thần kinh phải qua hai lần chuyển hoá mới trở thành những tế bào có chức năng thực thụ. Một đặc tính rất cần cho những tế bào này là chúng phải dễ chuyển hoá trong lần chuyển hoá thứ hai bởi lần này là việc thực hiện sự ghi nhớ của hệ thần kinh. Đặc tính này bắt nguồn từ sự khó hay dễ biến đổi của loài. Sự biến dị của sinh vật có nguồn gốc từ sự thay đổi trong nhân tế bào, còn sự biến đổi mang tính chuyển hoá chỉ diễn ra ở ngoài nhân tế bào và có thể không chịu ảnh hưởng của gien. Xét về tổng thể, các tế bào thần kinh bản năng hay không bản năng đều thực hiện chức năng thần kinh. Nhưng các chức năng thần kinh không hoàn toàn giống nhau và điều này có liên quan đến cấu trúc chức năng thần kinh của tế bào. Các cấu trúc khác nhau sẽ làm cho các tế bào thần kinh có các chức năng khác nhau. Khả năng biến đổi càng cao thì số lượng các cấu trúc chức năng thần kinh càng nhiều. Điều này là một yếu tố quan trọng dẫn đến sự khác nhau về năng lực hoạt động thần kinh giữa các cá thể và các loại động vật khác nhau. Vì vậy đặc tính dễ biến đổi cũng là một đặc tính quan trọng trong sự tiến hoá của sinh giới.

Tính thông tin của năng lượng

Tính chất làm cho vật chất có cấu trúc và sự vận động đã mang đến cho năng lượng thêm một chức năng nữa là chức năng thông tin. Các cấu trúc vật chất được tạo ra hay vận động tuân theo ý nghĩa của các dòng thông tin. Các dòng thông tin là các dòng năng lượng. Để biểu đạt được ý nghĩa thông tin, các dòng năng lượng phải có những yếu tố, những đại lượng xác định như mức năng lượng của các hạt mang năng lượng, số lượng và mật độ hạt, hình thức phát ( liên tục hay đứt đoạn, rời rạc) và phương thức di chuyển của dòng năng lượng. Những cấu trúc vật chất mới được tạo ra dưới tác dụng của một hoặc là sự kết hợp nhiều dòng năng lượng thông tin được gọi là các cấu trúc được lập trình, còn các cấu trúc vật chất phát ra các dòng năng lượng có tính thông tin được gọi là các cấu trúc có khả năng lập trình. Hệ thống gien trong các tế bào sinh vật là các cấu trúc lập trình. Còn các cấu trúc chức năng của các tế bào là những cấu trúc được lập trình. Do nhiều yếu tố như năng lực của các cấu trúc lập trình, thời gian, điều kiện môi trường mà các cấu trúc được lập trình có thể mang đủ hoặc không đủ các ý nghĩa thông tin do các cấu trúc lập trình quy định, điều này hình thành nên khái niệm cấu trúc được lập trình hoàn toàn hay không hoàn toàn. Quá trình hình thành cấu trúc vật chất được lập trình có thể cùng hoặc không đồng thời với quá trình thông tin nên chúng ta có các cấu trúc vật chất được lập trình toàn phần hay bán phần. Các cấu trúc chức năng thần kinh của các tế bào thần kinh không bản năng là những cấu trúc được lập trình không hòan toàn và mang thêm cả tính bán phần. Hệ thống gien của các tế bào thần kinh không chi phối được toàn bộ quá trình hình thành của các cấu trúc này.

Hiểu biết về hệ thần kinh là hiểu biết về chính chúng ta. Hiểu biết về hoạt động của hệ thần kinh là làm rõ được sức mạnh tiềm ẩn trong mỗi chúng ta bởi sức mạnh này không thể hiện theo dạng định lượng như sức mạnh cơ bắp, mà sức mạnh đó thể hiện ở việc làm gia tăng giá trị các công việc mà chúng ta thực hiện, gia tăng giá trị của khối tài nguyên có hạn trên trái đất này.

Phần kết

Trong nền triết học sơ khai của người Hi lạp nói riêng và của phương tây nói chung, ngay từ ban đầu trái đất đã được hiểu đó là một quả cầu. Đây là một biểu hiện của tư duy khoa học. Trong nền triết học cổ đại Trung hoa thì không có khái niệm trái đất, mà chỉ có quan niệm mặt đất bằng, còn bầu trời như cái lồng bàn úp xuống mặt đất. Đây là quan niệm của tư duy trực tiếp chứ không phái là tư duy khoa học.Với quan niệm đúng đắn về trái đất và các hành tinh từ sớm nên khoa học về vũ trụ của phương tây đã rất phát triển. Khoa học về Vũ trụ của người Trung hoa sẽ như thế nào? Họ sẽ theo đuổi con đường chế tạo tàu vũ trụ để bay lên bầu trời hay làm những con tàu đi biển lớn để tiếp cận chân trời và leo vào vũ trụ nếu họ vẫn giữ nguyên quan niệm từ thủa sơ khai về trời đất đến tận bây giờ? Tất nhiên câu trả lời ai cũng đã biết, người Trung hoa đã thành công trong việc chế tạo được tàu vũ trụ. Điều này nói lên rằng mọi quan niệm không đúng hoặc gần đúng đều phải được thay thế bằng cái đúng hoặc trong điều kiện chưa tìm được cái đúng thì thay thế bằng cái gần đúng hơn. Quan niệm về vật chất, về năng lượng, về thế giới tự nhiên của nhân loại đã nhiều lần thay đổi để tìm đến những quan niệm đúng. Đến lúc này cũng cần phải điều chỉnh một số quan niệm về những vấn đề đó. Chúng ta cần hiểu khái niệm về vật chất ở mứcđộ cao hơn, hiểu về năng lượng và đánh giá vai trò của nó đúng đắn hơn. Chúng ta không giới hạn các cấu trúc vật chất nhỏ nhất ở các hạt cơ bản như hiện tại hay như trước kia là các nguyên tử, không giới hạn việc xem xét tương tác vật chất chỉ ở dạng tương tác hoá học hay cơ học, bởi chính sự giới hạn đó sẽ làm giảm phạm vi và kết quả nghiên cứu của chúng ta. Mối quan hệ đặc biệt giữa vật chất và năng lượng là bản chất của vũ trụ, bản chất của các hiện tượng tự nhiên. hiểu tường tận mọi biểu hiện của mối quan hệ này, chúng ta sẽ không còn phải giải thích một cách khiên cưỡng, gò ép sự vận động của vật chất. Nguyên lý của mối quan hệ giữa vật chất và năng lượng là nguyên lý phổ quát, nó xuất hiện trong nhiều lĩnh vực, nhiều hiện tượng khác nhau. Vì vậy nó sẽ có vai trò lớn trong nghiên cứu khoa học. Có thể có nhiều người không hoặc chưa đồng ý với quan điểm này và những quan niệm mới mà tác giả đưa ra. Nhưng chúng ta không có quyền gán ghép những cái không phải của tự nhiên cho tự nhiên. Chúng ta chỉ có quyền và trách nhiệm gọi đúng tên những cái có trong tự nhiên, xác lập được sự nhận thức đúng về tự nhiên, từ đó hình thành trong chúng ta ý thức tốt nhất cho tự nhiên.