Sóng não phức tạp hé lộ cách bộ não vận hành

Các nhà khoa học thần kinh đang phát hiện ra rằng những con sóng điện lan truyền khắp vỏ não không chỉ đơn thuần là dấu hiệu cho thấy bộ não đang hoạt động. Chúng có cấu trúc phức tạp đáng kinh ngạc — từ sóng xoáy đến sóng hội tụ — và có thể đóng vai trò trung tâm trong cách bộ não tổ chức, xử lý và biểu đạt thông tin theo thời gian thực.

Từ tín hiệu đơn giản đến cấu trúc phức tạp

Từ những năm 1920, các nhà khoa học thần kinh đã đo hoạt động điện dao động của não bằng điện cực trên da đầu thông qua điện não đồ (EEG). Khi chúng ta tập trung, ghi nhớ hay ngủ, tần số hoạt động điện của não thay đổi — được biết đến với các tên gọi như sóng alpha, beta, gamma và theta.

Tuy nhiên, việc ghi lại hoạt động điện từ bên ngoài hộp sọ làm hạn chế đáng kể độ phân giải của thông tin thu được. Bước đột phá đến từ phương pháp ghi điện cực nội sọ (intracranial recording), trong đó các điện cực được đặt trực tiếp bên trong não của bệnh nhân động kinh để xác định nguồn gốc cơn co giật.

Sóng não lan truyền qua vỏ não

Với khoảng 100 điện cực đặt trong một vùng não cụ thể, nhóm nghiên cứu của Joshua Jacobs tại Đại học Chicago có thể thu thập dữ liệu độ phân giải cao — cả về không gian lẫn thời gian — khi người tham gia thực hiện các nhiệm vụ tư duy khác nhau.

Sóng xoáy và sóng hội tụ: Những phát hiện mới

Trong một nghiên cứu công bố tháng 4 năm 2026 trên tạp chí Nature Communications, nhóm của Jacobs và Anup Das đã đo được những con sóng lan truyền với nhiều hình dạng khác nhau: sóng nguồn phát ra từ một vị trí, sóng hội tụ về một điểm, và sóng xoáy hình xoắn ốc.

Nhà nghiên cứu Joshua Jacobs

Điều đáng chú ý là các nhiệm vụ hành vi khác nhau có liên quan đến những mẫu sóng riêng biệt. Trong thí nghiệm, người tham gia thực hiện hai nhiệm vụ ghi nhớ: một bài tập từ ngữ đơn giản (nhớ lại các từ đã thấy trên màn hình) và một nhiệm vụ không gian phức tạp hơn (điều hướng trong môi trường ảo và nhớ vị trí các vật thể).

"Chúng tôi thấy sóng xoay xuất hiện trong nhiệm vụ không gian thường xuyên hơn so với nhiệm vụ từ ngữ — vốn có cấu trúc đơn giản hơn. Điều này dường như gợi ý rằng sóng xoay phù hợp hơn cho các hành vi ghi nhớ phức tạp."

Bard Ermentrout, nhà sinh học toán học tại Đại học Pittsburgh, đưa ra một so sánh thú vị:

"Có thể những con sóng phẳng chỉ là những cánh tay bên ngoài, nơi bạn đang bỏ lỡ tâm bão. Trong một cơn bão, bạn chỉ cảm nhận được gió thổi theo một hướng. Bạn không biết nó đang xoay trừ khi bạn ở ngay gần tâm bão."

Bằng chứng từ não chuột

Một bài báo công bố trên tạp chí Science tháng 6 năm 2026 đã củng cố kết quả tìm thấy ở bệnh nhân động kinh người. Các nhà khoa học Zhiwen Ye (Học viện Nghiên cứu và Dịch thuật Y học Thâm Quyến) và Nicholas Steinmetz (Đại học Washington) cũng quan sát thấy sóng tròn xoay trong não chuột. Đáng chú ý, những con sóng này đối xứng và đồng bộ giữa hai bán cầu não.

Nhà khoa học thần kinh Zhiwen Ye

Hơn nữa, trong vỏ não cảm giác thân thể — nơi thông tin từ các giác quan được tích hợp với chuyển động cơ thể — các tế bào thần kinh trục được nối với nhau theo cấu trúc xoắn ốc, hình tròn. Điều này có thể tạo điều kiện cho việc sản sinh những con sóng giống như bão.

"Những gì chúng tôi tìm thấy là có một mạch, một kết nối các tế bào để tạo thành những con sóng này, để điều hòa chúng. Nếu chúng không quan trọng, tại sao bộ não lại cố gắng nối các tế bào theo cách này?"

Sóng não và khả năng dự đoán

Trong một bài tổng quan công bố tháng 9 năm 2026 trên tạp chí Neuron, các tác giả chính Lyle Muller (Đại học Texas tại Dallas) và John Reynolds (Viện Salk) đã lập luận rằng sóng lan truyền trong vỏ não thị giác có thể giúp dự đoán thông tin giác quan sắp tới. Các mẫu sóng tiến hóa có thể mang thông tin về những gì bộ não vừa trải nghiệm cùng với những gì nó đang trải nghiệm, giúp đưa ra dự đoán ngắn hạn.

Earl K. Miller, nhà khoa học thần kinh nhận thức tại MIT, mô tả các tế bào thần kinh trong vỏ não như "Humpty Dumpty ngồi trên tường" — chênh vênh ngay trên bờ vực phát xung. Hoạt động điện dao động này có thể thay đổi gradient điện thế tại các khớp thần kinh, khiến chúng dễ hoặc khó phát xung hơn trong tương lai.

Tranh luận chưa ngã ngũ

Không phải ai cũng đồng tình với giả thuyết rằng sóng lan truyền trong trường điện cục bộ đóng vai trò trong cách bộ não xử lý thông tin. György Buzsáki, nhà khoa học thần kinh hệ thống tại Đại học New York, cho rằng sóng chỉ đơn thuần phản ánh những gì đang diễn ra bên dưới, ở cấp độ khớp thần kinh.

"Dòng điện được tạo ra bởi các khớp thần kinh. Khi dòng điện đi vào tế bào thần kinh, chúng thực hiện tính toán và tạo ra điện thế hoạt động, rồi giao tiếp với nhau. Bạn không cần bất cứ điều gì xảy ra trong không gian ngoại bào."

Dù bản chất thực sự của những con sóng này vẫn chưa hoàn toàn được xác định, bằng chứng đang ngày càng cho thấy chúng có thể quan trọng đối với cách bộ não tổ chức, xử lý và biểu đạt thông tin theo thời gian thực.

Ý nghĩa đối với công nghệ

Những phát hiện này không chỉ mở rộng hiểu biết của chúng ta về bộ não mà còn có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ. Giao diện não-máy tính (brain-computer interface) có thể hưởng lợi từ việc hiểu rõ hơn cách sóng não lan truyền và mang thông tin. Các mô hình AI học sâu cũng có thể lấy cảm hứng từ cách bộ não sử dụng sóng điện để tổ chức tính toán một cách linh hoạt — một hướng nghiên cứu tiềm năng cho cả điện toán thần kinh và trí tuệ nhân tạo.

Với sự phát triển của các phương pháp ghi điện cực độ phân giải cao và phân tích dữ liệu bằng học máy, lĩnh vực này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều khám phá quan trọng trong những năm tới — cả về khoa học thần kinh lẫn công nghệ.