Công nghệ giúp bật tắt hoạt động của não bộ vừa giành Nobel Y sinh 2026

Điều gì sẽ xảy ra nếu các nhà khoa học có thể dùng ánh sáng để bật hoặc tắt hoạt động của những tế bào thần kinh cụ thể trong não?

Từ một khám phá tưởng chừng chỉ liên quan đến loài tảo đơn bào, quang di truyền học (optogenetics) đã mang đến công cụ giúp giới nghiên cứu quan sát cách bộ não hình thành ký ức, cảm xúc và hành vi.

Thành tựu này vừa được Hội đồng Nobel tại Viện Karolinska vinh danh bằng Giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học 2026 (Nobel Y sinh 2026).

Giải thưởng được trao cho ba nhà khoa học đã đặt nền móng cho sự ra đời của quang di truyền học:

• Karl Deisseroth (sinh năm 1971), nhà khoa học tại Viện Y khoa Howard Hughes và Đại học Stanford (Mỹ).
• Peter Hegemann (sinh năm 1954), giáo sư tại Đại học Humboldt Berlin (Đức).
• Georg Nagel (sinh năm 1953), công tác tại Đại học Würzburg (Đức).

Tại sao giới khoa học cần một cách mới để nghiên cứu não bộ?

Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã biết một số vùng não có liên quan đến trí nhớ, cảm xúc hay hành vi. Tuy nhiên, việc xác định chính xác nhóm tế bào thần kinh nào tạo nên những phản ứng đó lại khó hơn nhiều.

Các phương pháp trước đây thường chỉ cho phép quan sát hoặc tác động lên một vùng não tương đối rộng. Điều đó khiến các nhà khoa học khó trả lời một câu hỏi quan trọng: liệu chính những tế bào thần kinh đang được quan sát có thực sự tạo ra hành vi hay cảm xúc đó hay không.

Quang di truyền học đã thay đổi hoàn toàn cách tiếp cận này. Nhờ ánh sáng, các nhà nghiên cứu có thể điều khiển một nhóm tế bào thần kinh xác định với độ chính xác rất cao và theo dõi tác động của chúng lên cơ thể sống.

Mọi chuyện bắt đầu từ một loài tảo đơn bào

Điều thú vị là nền tảng của công nghệ này không xuất phát từ nghiên cứu não bộ mà từ một loài tảo đơn bào có tên Chlamydomonas.

Khi tìm hiểu cách sinh vật này di chuyển về phía nguồn sáng, Peter Hegemann và Georg Nagel đã phát hiện một loại protein đặc biệt mang tên channelrhodopsin.

Protein này hoạt động như một cánh cổng cực nhỏ trên bề mặt tế bào. Khi được chiếu ánh sáng xanh, cánh cổng mở ra, cho phép các ion mang điện tích đi vào bên trong và tạo thành tín hiệu điện.

Quan trọng hơn, các nhà khoa học nhận thấy rằng khi đưa protein này sang những loại tế bào khác, chúng cũng trở nên nhạy cảm với ánh sáng.

Từ 'công tắc não bộ' đến Nobel Y sinh 2026

Nhận thấy tiềm năng của phát hiện trên, Karl Deisseroth đã thực hiện một bước đi táo bạo.

Ông đưa gene mã hóa channelrhodopsin vào các tế bào thần kinh của chuột và chứng minh rằng ánh sáng xanh có thể kích hoạt chúng theo ý muốn.

Thành quả này được công bố năm 2005. Hai năm sau, nhóm nghiên cứu tiếp tục cho thấy phương pháp này hoạt động hiệu quả trong não của chuột còn sống.

Lần đầu tiên, giới khoa học có trong tay một "công tắc" giúp bật hoặc tắt hoạt động của các tế bào thần kinh bằng ánh sáng.

Từ đó, thuật ngữ optogenetics hay quang di truyền học ra đời và nhanh chóng được áp dụng tại các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới.

Có thể bạn quan tâm bài viết:

Câu hỏi 30 năm chưa có lời giải: Ý thức có thật là sản phẩm của não bộ không?

Trí tuệ nhân tạo đọc suy nghĩ của con người bằng cách nào?

Quang di truyền học đã thay đổi điều gì?

Ngày nay, quang di truyền học được xem là một trong những công cụ mạnh nhất để nghiên cứu bộ não.

Nhờ công nghệ này, các nhà khoa học đã xác định được nhiều mạng lưới thần kinh liên quan đến trí nhớ, cảm xúc, hành vi, vận động và các rối loạn thần kinh, tâm thần.

Nó cho phép họ không chỉ quan sát mà còn kiểm tra trực tiếp vai trò của từng nhóm tế bào thần kinh trong cơ thể sống.

Theo Per Svenningsson, Chủ tịch Ủy ban Nobel về Sinh lý học hoặc Y học, quang di truyền học đã mở ra cơ hội lập bản đồ bộ não theo cách mà giới nghiên cứu trước đây "chỉ có thể mơ tới".

Không chỉ phục vụ nghiên cứu cơ bản, phương pháp này còn đang được khai thác trong các hướng ứng dụng y học, bao gồm nghiên cứu phục hồi thị lực cho người suy giảm khả năng nhìn và tìm hiểu cơ chế của nhiều bệnh lý thần kinh, tâm thần.