Ý tưởng công tắc não từng bị chế giễu, sau đó giành giải Nobel

Bên trong mỗi hộp sọ con người là một mạng lưới điện chằng chịt nặng khoảng 1,3 kg. Nó lưu giữ ký ức thời thơ ấu, giữ nhịp tim ổn định, thiết lập nhịp thở và quyết định khi nào chúng ta ngủ. Trong phần lớn thế kỷ 20, các nhà khoa học biết đại khái vùng não nào đảm nhận nhiệm vụ nào, nhưng công cụ của họ còn thô sơ. Những hình ảnh họ tạo ra trông như bức ảnh chụp qua tấm kính mờ — bạn có thể thấy những hình dạng lớn, nhưng không bao giờ thấy từng tế bào đang hoạt động.

Giấc mơ thật đơn giản để phát biểu và gần như bất khả thi để xây dựng: trao cho một loại nơ-ron được chọn công tắc ánh sáng riêng của nó. Bật lên, tế bào đó phát xung; tắt đi, nó im lặng. Sau đó quan sát con vật làm gì. Nếu bật một vài tế bào tạo ra sự sợ hãi, đói khát hoặc một ký ức, bạn có bằng chứng rằng những tế bào đó gây ra cảm giác đó — chứ không chỉ tương quan với nó.

Giấc mơ đó giờ đã được đền đáp bằng vinh dự cao nhất trong khoa học. Ba nhà nghiên cứu đã chia sẻ giải Nobel năm nay cho công trình biến ý tưởng thành phương pháp phòng thí nghiệm tiêu chuẩn được sử dụng trên khắp thế giới. Điều khiến câu chuyện trở nên nổi bật là dự án đã bắt đầu như thế nào. Các đồng nghiệp từng coi đề xuất này như một câu chuyện đùa, kiểu điều người ta nhắc đến tại hội nghị để gây cười. Đưa một gen ngoại lai vào các tế bào não cụ thể, và khiến những tế bào đó phản ứng với ánh sáng, nghe không giống khoa học thần kinh mà giống khoa học viễn tưởng hơn.

Con đường phía trước đến từ việc vay mượn. Các nhà nghiên cứu lấy protein nhạy cảm với ánh sáng từ vi khuẩn — những sinh vật dùng chúng để cảm nhận môi trường — và đưa hướng dẫn di truyền vào các nơ-ron được chọn. Chiếu một sợi ánh sáng mảnh vào não, và chỉ những tế bào được nhắm mục tiêu phản ứng. Kỹ thuật này lan truyền nhanh chóng vì nó trả lời một câu hỏi đã làm lĩnh vực này bế tắc trong nhiều thập kỷ: không phải hoạt động xảy ra ở đâu, mà hoạt động đó làm gì.

Kể từ đó, các phòng thí nghiệm đã sử dụng phương pháp này để truy vết các mạch đằng sau trí nhớ, nghiện ngập, giấc ngủ và vận động. Nó đã giúp lập bản đồ cách một trải nghiệm thoáng qua trở thành ký ức lâu dài, và cách các mạch bị tổn thương có thể được điều chỉnh lại trong tương lai. Phương pháp này hiện là công cụ chủ lực của khoa học thần kinh hiện đại, xuất hiện trong hàng nghìn nghiên cứu và trong việc đào tạo một thế hệ nhà nghiên cứu.

Giải thưởng cũng mang một bài học lặng lẽ hơn về cách khoa học thực sự vận động. Những đột phá lớn hiếm khi đến khi đã hoàn chỉnh. Chúng bắt đầu như một câu hỏi kỳ lạ mà không ai có thể tài trợ, tồn tại qua nhiều năm hoài nghi, và chỉ sau đó mới trở nên hiển nhiên khi nhìn lại. Ba người đoạt giải vẫn tiếp tục làm việc khi ý tưởng của họ không hợp thời, và chính vì thế nó cuối cùng trở nên không thể thiếu.

Đối với công chúng, lợi ích thực tiễn vẫn đang dần hé lộ. Hiểu được tế bào nào điều khiển hành vi nào có thể định hình các phương pháp điều trị tương lai cho các tình trạng như bệnh Parkinson, đau mạn tính và trầm cảm nặng. Không điều nào trong số đó được đảm bảo, và việc chuyển dịch các phát hiện trên động vật thành liệu pháp cho người vẫn là công việc chậm rãi, thận trọng.

Điều đã rõ ràng là sự thay đổi trong cách nhìn. Não không còn là một tổng thể bí ẩn mà các nhà khoa học chỉ có thể quan sát từ bên ngoài. Nó là một bảng mạch mà họ có thể thăm dò, từng tế bào một, từng câu hỏi một. Một ý tưởng từng bị coi là trò đùa đã trở thành một trong những công cụ sắc bén nhất chúng ta có để hiểu chính mình — và năm nay, những người hoài nghi đã nhận được câu trả lời.