Khoa học đã xác định 5 giai đoạn phát triển não bộ con người trong suốt cuộc đời

Các nhà thần kinh học tại Đại học Cambridge đã xác định 5 “giai đoạn chính” của cấu trúc não bộ trong suốt cuộc đời con người, khi não bộ của chúng ta tái cấu trúc để hỗ trợ các cách tư duy khác nhau trong quá trình trưởng thành, chín chắn và cuối cùng là suy giảm.

֍

Một nghiên cứu do Đơn vị Khoa học Nhận thức và Não bộ MRC của Cambridge dẫn đầu đã so sánh não bộ của 3.802 người từ 0 đến 90 tuổi bằng cách sử dụng bộ dữ liệu quét khuếch tán MRI, phương pháp này lập bản đồ các kết nối thần kinh bằng cách theo dõi sự di chuyển của các phân tử nước trong mô não.

Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications, các nhà khoa học cho biết họ đã phát hiện ra năm giai đoạn cấu trúc não bộ chính trong suốt cuộc đời của con người, được chia thành bốn “bước ngoặt” quan trọng giữa lúc sinh ra và lúc chết, khi não bộ của chúng ta được tái cấu trúc.

Cấu trúc não bộ thời thơ ấu trải qua giai đoạn từ khi sinh ra cho đến bước ngoặt ở tuổi chín, khi nó chuyển sang giai đoạn vị thành niên – một giai đoạn kéo dài đến tận tuổi 32, trung bình.

Bước vào độ tuổi đầu 30, hệ thống thần kinh của não bộ chuyển sang chế độ trưởng thành. Đây là giai đoạn dài nhất, kéo dài hơn ba thập kỷ. Một bước ngoặt thứ ba vào khoảng 66 tuổi đánh dấu sự bắt đầu của giai đoạn “lão hóa sớm” trong cấu trúc não bộ. Cuối cùng, não bộ ở giai đoạn “lão hóa muộn” hình thành vào khoảng 83 tuổi.

“Chúng ta biết rằng hệ thống dây thần kinh của não bộ rất quan trọng đối với sự phát triển của chúng ta, nhưng chúng ta vẫn thiếu một bức tranh tổng thể về cách thức nó thay đổi trong suốt cuộc đời và lý do tại sao”, Tiến sĩ Alexa Mousley, một học giả Gates Cambridge, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết.

“Nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên xác định các giai đoạn chính của quá trình hình thành mạng lưới thần kinh trong suốt cuộc đời con người”.

“Những giai đoạn này cung cấp bối cảnh quan trọng về những gì bộ não của chúng ta có thể làm tốt nhất, hoặc dễ bị tổn thương hơn, ở các giai đoạn khác nhau của cuộc đời. Điều này có thể giúp chúng ta hiểu tại sao một số bộ não phát triển khác nhau ở những thời điểm quan trọng trong cuộc sống, cho dù đó là khó khăn trong học tập ở thời thơ ấu, hay chứng mất trí nhớ ở những năm cuối đời”.

Từ khi còn nhỏ đến khi trưởng thành, não bộ của chúng ta được định hình bởi “sự hợp nhất mạng lưới”, khi số lượng lớn các khớp thần kinh – những kết nối giữa các tế bào thần kinh – được sản sinh quá mức trong não của trẻ sơ sinh bị giảm dần, chỉ còn lại những khớp thần kinh hoạt động tích cực hơn sẽ tồn tại.

Trên toàn bộ não bộ, các kết nối thần kinh được tái cấu trúc theo cùng một mô hình từ khi sinh ra cho đến khoảng 9 tuổi.

Trong khi đó, chất xám và chất trắng phát triển nhanh chóng về thể tích, khiến độ dày vỏ não – khoảng cách giữa chất xám bên ngoài và chất trắng bên trong – đạt đến đỉnh điểm, và nếp gấp vỏ não, những đường gờ đặc trưng trên não ngoài, ổn định.

Bước ngoặt đầu tiên ở tuổi chín là não bộ trải qua một sự thay đổi đáng kể về khả năng nhận thức, cũng như làm tăng nguy cơ mắc các rối loạn sức khỏe tâm thần.

Giai đoạn thứ hai của não bộ, thời kỳ vị thành niên, chứng kiến ​​chất trắng tiếp tục phát triển về thể tích, do đó sự tổ chức của mạng lưới liên lạc trong não ngày càng được tinh chỉnh, được đo lường bằng sự khuếch tán của nước trong các hình ảnh quét.

Kỷ nguyên này được định nghĩa bởi hiệu quả của các kết nối cả trong các vùng cụ thể cũng như sự giao tiếp nhanh chóng trên toàn bộ não bộ, điều này liên quan đến việc nâng cao hiệu suất nhận thức.

“Hiệu quả thần kinh, như bạn có thể hình dung, được kết nối tốt bằng các đường dẫn ngắn, và giai đoạn vị thành niên là giai đoạn duy nhất mà hiệu quả này đang tăng lên”, Mousley nói.

Các bước phát triển này đạt đỉnh điểm trung bình vào đầu những năm ba mươi tuổi, đây là “điểm ngoặt mang tính cấu trúc mạnh mẽ nhất” trong toàn bộ vòng đời, theo các nhà nghiên cứu.

“Khoảng tuổi 32, chúng ta thấy những thay đổi mang tính định hướng rõ rệt nhất trong cấu trúc não bộ và sự chuyển dịch tổng thể lớn nhất về quỹ đạo phát triển, so với tất cả các bước ngoặt khác,” Mousley cho biết.

“Trong khi tuổi dậy thì đánh dấu sự khởi đầu rõ ràng, thì việc xác định thời điểm kết thúc tuổi vị thành niên lại khó khăn hơn nhiều về mặt khoa học. Dựa trên cấu trúc thần kinh thuần túy, chúng tôi nhận thấy rằng những thay đổi về cấu trúc não bộ giống như ở tuổi vị thành niên kết thúc vào khoảng đầu những năm ba mươi tuổi”.

Ở tuổi 32, giai đoạn dài nhất, giai đoạn trưởng thành, bắt đầu. Cấu trúc não bộ ổn định hơn so với các giai đoạn trước đó – không có bước ngoặt lớn nào trong suốt 30 năm. Các nhà nghiên cứu cho rằng điều này tương ứng với “sự ổn định về trí thông minh và tính cách” dựa trên các nghiên cứu khác.

Họ cũng nhận thấy hiện tượng “phân biệt đối xử” trở nên rõ rệt hơn trong thời kỳ này, khi các vùng miền dần dần bị chia cắt thành nhiều khu vực riêng biệt.

Bước ngoặt ở tuổi 66 diễn ra nhẹ nhàng hơn nhiều và không được xác định bởi bất kỳ sự thay đổi cấu trúc lớn nào, mặc dù các nhà nghiên cứu vẫn tìm thấy những thay đổi đáng kể trong mô hình mạng lưới não bộ trung bình ở độ tuổi này.

“Dữ liệu cho thấy quá trình tái cấu trúc dần dần các mạng lưới não bộ đạt đỉnh điểm vào giữa độ tuổi sáu mươi”, Mousley nói. “Điều này có lẽ liên quan đến quá trình lão hóa, với sự suy giảm hơn nữa về khả năng kết nối khi chất trắng bắt đầu thoái hóa”.

“Đây là thời đại mà con người phải đối mặt với nguy cơ gia tăng mắc nhiều bệnh lý có thể ảnh hưởng đến não bộ, chẳng hạn như cao huyết áp”.  

Bước ngoặt cuối cùng đến vào khoảng tuổi 83, và kỷ nguyên cấu trúc não cuối cùng được bước vào. Mặc dù dữ liệu về kỷ nguyên này còn hạn chế, đặc điểm nổi bật là sự chuyển dịch từ kết nối toàn cục sang kết nối cục bộ, khi khả năng kết nối toàn bộ não bộ giảm sút hơn nữa, với sự phụ thuộc ngày càng tăng vào một số vùng nhất định.

“Nhìn lại, nhiều người trong chúng ta cảm thấy cuộc sống của mình được đặc trưng bởi những giai đoạn khác nhau. Hóa ra, bộ não cũng trải qua những thời kỳ này”, Giáo sư Duncan Astle, tác giả chính của nghiên cứu và là Giáo sư Khoa học thần kinh tại Cambridge, cho biết thêm.

“Nhiều vấn đề về phát triển thần kinh, sức khỏe tâm thần và các bệnh lý thần kinh có liên quan đến cấu trúc não bộ. Thật vậy, sự khác biệt trong cấu trúc não bộ có thể dự đoán những khó khăn về sự chú ý, ngôn ngữ, trí nhớ và vô số các hành vi khác nhau”.

“Hiểu rằng quá trình phát triển cấu trúc của não bộ không phải là một sự tiến triển đều đặn, mà là một chuỗi các bước ngoặt quan trọng, sẽ giúp chúng ta xác định khi nào và bằng cách nào hệ thống dây thần kinh của nó dễ bị gián đoạn”.

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Hội đồng Nghiên cứu Y khoa, Quỹ Gates và Quỹ từ thiện thế giới Templeton.