Theo trang Daily Mail (Anh), các nhà khoa học đã phân tích hơn 1,3 triệu tế bào não của những người hiến tặng từ trẻ sơ sinh đến 97 tuổi để lập bản đồ vùng vỏ não trước trán – khu vực đảm nhiệm nhiều chức năng quan trọng như ra quyết định và hình thành ký ức.
Kết quả cho thấy não bộ có hai bước chuyển lớn. Khoảng 24 tuổi, quá trình phát triển và hoàn thiện não chậm lại rõ rệt. Đến khoảng 60 tuổi, những thay đổi liên quan đến quá trình lão hóa bắt đầu biểu hiện rõ rệt hơn.
Tiến sĩ Kiran Girdhar, đồng tác giả nghiên cứu thuộc Trường Y Icahn tại Mount Sinai ở New York, cho biết bản đồ này là nguồn tham chiếu quan trọng để tìm hiểu quá trình lão hóa khỏe mạnh của não ở cấp độ phân tử.
Trong giai đoạn sơ sinh và tuổi thiếu niên, nhiều loại tế bào não thay đổi nhanh chóng khi não liên tục hình thành các kết nối mới và tự tổ chức lại.
Tuy nhiên, khoảng 24 tuổi xuất hiện một “điểm chuyển tiếp bất ngờ”, khi tốc độ thay đổi đột ngột giảm xuống.
Từ đó cho đến khoảng 60 tuổi, vỏ não trước trán duy trì trạng thái tương đối ổn định.
Sau tuổi 60, não lại bước vào một giai đoạn thay đổi khác. Các tế bào có chức năng duy trì và bảo vệ não trở nên hoạt động mạnh hơn.
Những phát hiện này là một phần của dự án đầy tham vọng mang tên PsychAD, nhằm xây dựng bản đồ chi tiết chưa từng có về não bộ con người.
Trong toàn bộ dự án, các nhà khoa học đã phân tích tế bào từ gần 1.500 bộ não được hiến tặng, khảo sát từng tế bào để tìm những dấu hiệu tinh vi của quá trình lão hóa và bệnh tật.
Ở nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu tập trung vào các gene bên trong những loại tế bào não khác nhau, được lấy từ nhiều giai đoạn trong cuộc đời con người.
Bằng cách phân tích RNA – một loại vật chất di truyền – các nhà khoa học có thể xác định gene nào đang hoạt động, từ đó tìm hiểu các tế bào thực hiện chức năng gì ở từng giai đoạn của cuộc đời.
Kết quả cho thấy ba giai đoạn hoạt động rõ rệt: não phát triển nhanh trong thời thơ ấu; bước vào thời kỳ tương đối ổn định trong tuổi trưởng thành; sau đó xuất hiện hàng loạt thay đổi ở cấp độ phân tử khi quá trình lão hóa diễn ra.
Phát hiện này tương đồng với kết quả một nghiên cứu do các nhà khoa học Đại học Cambridge công bố năm ngoái, dựa trên việc so sánh hàng nghìn ảnh chụp não của những người ở các độ tuổi khác nhau.
Nghiên cứu đó cho thấy não bộ liên tục tái cấu trúc trong thời thơ ấu, trước khi chuyển sang trạng thái có tổ chức và hiệu quả hơn, rồi tương đối ổn định vào khoảng 32 tuổi.
Điểm mới của nghiên cứu lần này là phân tích RNA cho phép các nhà khoa học quan sát những thay đổi diễn ra ở cấp độ phân tử, tới từng tế bào riêng lẻ.
Kết quả cho thấy không chỉ cấu trúc mà cả chức năng của não cũng thay đổi mạnh, đặc biệt là hệ thống đồng hồ sinh học.
Ở người trưởng thành trẻ tuổi, các tế bào thần kinh liên quan đến khả năng lập kế hoạch, hình thành ký ức và ra quyết định thường hoạt động theo nhịp 24 giờ khá ổn định.
Mức độ hoạt động của những tế bào quan trọng này thay đổi theo thời điểm trong ngày và ban đêm. Tuy nhiên, mô hình này bắt đầu suy giảm khi con người bước sang tuổi 60.
Theo Tiến sĩ Girdhar, ở người trưởng thành trẻ và trung niên, các tế bào thần kinh duy trì nhịp hoạt động 24 giờ được phối hợp chặt chẽ dưới sự điều khiển của những gene chủ chốt của đồng hồ sinh học.
Sau tuổi 60, những nhịp hoạt động này phần lớn biến mất, trong khi các tế bào miễn dịch của não hình thành những nhịp hoạt động mới, gắn với tình trạng stress và viêm ở cấp độ tế bào.
Ông cho rằng não bộ không đơn giản là ngừng duy trì nhịp sinh học, mà thay đổi những hoạt động được điều chỉnh theo nhịp thời gian.
Đáng chú ý, các nhà nghiên cứu phát hiện tế bào miễn dịch của não và những tế bào có chức năng bao bọc, cách ly các sợi thần kinh hoạt động mạnh hơn vào buổi tối để xử lý các protein bị tổn thương. Những protein này có thể liên quan đến quá trình phát triển bệnh.
Tiến sĩ Girdhar nhận định dữ liệu tham chiếu trên sẽ giúp các nhà nghiên cứu xác định thời điểm và vị trí các quá trình bệnh lý bắt đầu khác biệt so với hoạt động sinh học bình thường.
Nghiên cứu là một trong chín công trình mới được công bố dựa trên kết quả của dự án PsychAD về lập bản đồ vùng vỏ não trước trán.
Một trong số đó tổng hợp dữ liệu từ 6,3 triệu tế bào riêng lẻ để theo dõi tiến triển của nhiều bệnh, trong đó có Alzheimer, Parkinson, bệnh thể Lewy, sa sút trí tuệ do mạch máu, tâm thần phân liệt và rối loạn lưỡng cực.
Một nghiên cứu khác có thể góp phần giải thích vì sao một số người mắc Alzheimer vẫn duy trì được khả năng nhận thức dù não đã xuất hiện những dấu hiệu rõ ràng của bệnh.
Mặc dù có hàm lượng cao protein tau độc hại – một dấu hiệu quan trọng của Alzheimer – một số bệnh nhân lại có sự khác biệt trong cách các tế bào thần kinh và tế bào bảo vệ não phản ứng trước tình trạng stress.
Những khác biệt này có thể giúp các tế bào thần kinh quan trọng duy trì khả năng sống sót trước tổn thương, qua đó cung cấp thêm manh mối về khả năng chống chịu khác nhau của con người trước bệnh Alzheimer.
Giáo sư Panos Roussos, tác giả chính của nghiên cứu thuộc Trường Y Icahn, cho biết các bệnh lý não phức tạp đang tạo ra gánh nặng lớn đối với sức khỏe cộng đồng, trong khi hiểu biết về những cơ chế phân tử dẫn đến triệu chứng, quá trình tiến triển bệnh và khả năng chống chịu của não vẫn còn hạn chế.
Theo ông, việc lập bản đồ những chương trình hoạt động chung và riêng biệt của các tế bào trong bệnh Alzheimer, các dạng sa sút trí tuệ liên quan và các rối loạn tâm thần giúp PsychAD xây dựng một khuôn khổ nghiên cứu vượt ra ngoài những ranh giới chẩn đoán truyền thống. Đây có thể là cơ sở cho những hướng tiếp cận chính xác hơn trong xác định mục tiêu nghiên cứu, phát triển dấu ấn sinh học và lựa chọn các hướng ưu tiên cho điều trị.
