Mùa hè năm 1991, nhà thần kinh học Vittorio Gallese đang nghiên cứu cách thức chuyển động được thể hiện trong não thì anh ấy nhận thấy có điều gì đó kỳ lạ. Ông và cố vấn nghiên cứu của mình, Giacomo Rizzolatti, tại Đại học Parma đang theo dõi tế bào thần kinh nào hoạt động khi khỉ tương tác với một số vật thể nhất định. Như các nhà khoa học đã quan sát trước đây, các tế bào thần kinh tương tự sẽ kích hoạt khi lũ khỉ chú ý đến đồ vật hoặc nhặt chúng lên.

Nhưng sau đó các tế bào thần kinh đã làm điều mà các nhà nghiên cứu không ngờ tới. Trước khi chính thức bắt đầu thí nghiệm, Gallese nắm lấy các đồ vật để cho một con khỉ xem. Vào thời điểm đó, hoạt động tăng đột biến ở các tế bào thần kinh giống như hoạt động khi con khỉ nắm lấy đồ vật. Đây là lần đầu tiên có người quan sát thấy tế bào thần kinh mã hóa thông tin cho cả một hành động và một cá nhân khác thực hiện hành động đó.

Những tế bào thần kinh đó khiến các nhà nghiên cứu liên tưởng đến một tấm gương: Hành động mà những con khỉ quan sát được phản ánh trong não của chúng thông qua những tế bào vận động đặc biệt này. Năm 1992, Gallese và Rizzolatti được mô tả đầu tiên các tế bào trong tạp chí Nghiên cứu não bộ thực nghiệm và sau đó vào năm 1996 đặt tên cho chúng “tế bào thần kinh gương” trong Brain.

Các nhà nghiên cứu biết rằng họ đã tìm thấy điều gì đó thú vị, nhưng không gì có thể giúp họ chuẩn bị cho phản ứng của phần còn lại của thế giới. Trong vòng 10 năm kể từ khi được phát hiện, ý tưởng về tế bào thần kinh gương đã trở thành khái niệm khoa học thần kinh hiếm hoi thu hút được trí tưởng tượng của công chúng. Từ năm 2002 đến năm 2009, các nhà khoa học ở nhiều lĩnh vực đã tham gia cùng những người phổ biến khoa học trong việc giật gân hóa các tế bào này, gán cho chúng nhiều đặc tính hơn để giải thích những điều đó. hành vi phức tạp của con người as sự đồng cảm, lòng vị tha, học tập, bắt chước, bệnh tự kỷ và bài phát biểu.

Sau đó, gần như nhanh chóng như các tế bào thần kinh phản chiếu phát hiện ra, những nghi ngờ khoa học về khả năng giải thích của chúng len lỏi vào. Trong vòng vài năm, những tế bào của những người nổi tiếng này đã bị cất vào ngăn kéo chứa những khám phá được hứa hẹn quá mức nhưng lại được thực hiện dưới mức.

Tuy nhiên, kết quả thử nghiệm ban đầu vẫn đứng vững. Các tế bào thần kinh ở vỏ não tiền vận động và các vùng não liên quan thực hiện các hành vi phản ánh. Gallese nói, ngay cả khi chúng không giải thích một cách thuận tiện những phạm trù trải nghiệm rộng lớn của con người, thì các tế bào thần kinh phản chiếu vẫn “sống và hoạt động”. Giờ đây, một thế hệ mới các nhà thần kinh học xã hội đang khôi phục lại công việc nghiên cứu các tế bào bị bỏ rơi để nghiên cứu cách thức các tế bào thần kinh có đặc tính phản chiếu trong não mã hóa hành vi xã hội.

Sự trỗi dậy và sụp đổ

Một phần của điều ban đầu rất hấp dẫn về các tế bào thần kinh gương là chúng khác hẳn với vị trí của chúng. Trong vùng não dành riêng cho việc lập kế hoạch vận động, đây là những tế bào có đặc tính độc đáo phản ứng trong quá trình nhận thức. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu của Parma còn giải thích kết quả của họ là bằng chứng cho cái được gọi là “hiểu hành động” trong não: Họ lập luận rằng những con khỉ có thể trực giác được những gì một cá thể khác đang làm và trực giác này được giải quyết trong một tế bào duy nhất.

Do đó, tế bào thần kinh gương là “một cách có thể tiếp cận ngay lập tức để giải thích một cơ chế hoàn toàn phức tạp hơn”, ông nói. Luca Bonini, giáo sư tâm sinh học tại Đại học Parma, người không tham gia vào nghiên cứu ban đầu. Được khích lệ bởi cách giải thích này, các nhà nghiên cứu bắt đầu phóng chiếu “sự hiểu biết” lên bất kỳ số lượng tế bào nào có vẻ giống như một tấm gương.

Sự phô trương nhiệt tình đã làm sai lệch việc nghiên cứu các tế bào thần kinh gương và làm gián đoạn sự nghiệp của các nhà nghiên cứu. Đầu những năm 2000, nhà khoa học nhận thức Gregory Hickok của Đại học California, Irvine, phát hiện ra rằng các tế bào thần kinh trong vùng vận động của não liên quan đến việc tạo ra lời nói trở nên hoạt động khi những người tham gia nghe lời nói. Mặc dù đó không phải là một phát hiện gây sốc – “đó chỉ là cách hệ thống hoạt động,” Hickok nói – các nhà khoa học khác bắt đầu xem kết quả của ông qua lăng kính gương-nơ-ron. Anh ấy biết lý thuyết này không thể áp dụng vào công việc của mình. Vẫn còn những người khác cho rằng khi người nghe cảm nhận được lời nói, các tế bào thần kinh ở vỏ não vận động sẽ “phản chiếu” những gì họ nghe được.

Để chống lại những người đam mê tế bào thần kinh gương, Hickok bắt đầu tuyên bố khi bắt đầu cuộc nói chuyện nghiên cứu của mình rằng công việc của anh không liên quan gì đến tế bào thần kinh gương - một lựa chọn vô tình đưa anh vào trung tâm của cuộc tranh luận. Năm 2009, tổng biên tập tờ Tạp chí khoa học thần kinh nhận thức mời Hickok viết phê bình lý thuyết. Ông sử dụng lời nói như một trường hợp thử nghiệm để bác bỏ tuyên bố hùng hồn rằng các tế bào thần kinh phản chiếu trong vỏ não vận động cho phép một con khỉ hiểu được hành động của người khác. Hickok lập luận, nếu có một cơ chế thần kinh duy nhất mã hóa việc tạo ra một hành động và hiểu được hành động đó, thì việc làm hỏng cơ chế đó sẽ ngăn cả hai xảy ra. Hickok đã tập hợp một hồ sơ nghiên cứu cho thấy rằng thiệt hại đối với các khu vực sản sinh lời nói không làm gián đoạn khả năng hiểu lời nói. Ông viết, dữ liệu “chứng minh một cách rõ ràng rằng lý thuyết nơ-ron gương về nhận thức lời nói là không chính xác ở bất kỳ dạng mạnh nào”.

Lời phê bình được trích dẫn nhiều đã dẫn đến một giao dịch sách và, vào năm 2015, một lời mời tới tranh luận công khai Gallese tại Trung tâm Tâm trí, Trí não và Ý thức của Đại học New York. Lần đầu tiên đứng chung sân khấu, cặp đôi này là đối thủ thân thiện: hai nhà khoa học xuất sắc trao đổi quan điểm cạnh tranh bằng một số trò trêu chọc nhẹ nhàng, sau đó là nụ cười qua bia.

Mặc dù cuộc đối đầu đó diễn ra thân thiện nhưng phản ứng dữ dội đối với sự cường điệu về nơ-ron nhân bản nói chung là không. Ngày nay, Gallese vẫn ngạc nhiên trước “sự bất bình” mà anh phải đối mặt trong cộng đồng khoa học. “Tôi không nghĩ có ai khác bị xem xét kỹ lưỡng như chúng tôi,” anh nói. Và ảnh hưởng của việc nghiên cứu các tế bào não đó rất sâu sắc. Trong những năm kể từ cuộc tranh luận ở NYU, các tế bào thần kinh phản chiếu đã hủy bỏ từ diễn ngôn khoa học. Vào năm 2013, ở đỉnh cao của sự cường điệu, các nhà khoa học đã xuất bản hơn 300 bài báo với tiêu đề “tế bào thần kinh gương”. Đến năm 2020, con số đó đã giảm đi một nửa, xuống dưới 150.

Mirror Neuron, được xác định lại

Tập phim này là một nghiên cứu điển hình về việc sự phấn khích xung quanh một số ý tưởng nhất định có thể biến đổi quá trình nghiên cứu của họ như thế nào. Gallese cho rằng sự sụt giảm trong nghiên cứu về tế bào thần kinh phản chiếu là do nỗi sợ hãi tập thể và sự tự kiểm duyệt. “[Các nhà nghiên cứu] sợ [rằng] nếu họ đưa ra thẻ ‘tế bào thần kinh phản chiếu’, bài báo có thể bị từ chối,” ông nói.

Kết quả là, các nhà nghiên cứu đã áp dụng các thuật ngữ khác nhau - ví dụ như "mạng kích hoạt hành động" - để giải thích các cơ chế phản chiếu trong não. Thuật ngữ “tế bào thần kinh gương” cũng trở nên mơ hồ. Lúc đầu, định nghĩa của nó rất rõ ràng: Đó là một tế bào vận động được kích hoạt trong một chuyển động và cả trong quá trình nhận thức về chuyển động tương tự hoặc tương tự. Tuy nhiên, khi các nhà nghiên cứu sử dụng thuật ngữ này để giải thích các hiện tượng xã hội, định nghĩa này trở nên khó sử dụng đến mức trở thành một “lý thuyết không thể kiểm chứng”, Hickok nói.

Ngày nay, sau một thời gian tạm lắng, các nhà khoa học thần kinh xã hội đang nạo vét các tế bào khỏi đống bùn sinh học. Khi họ nhìn xa hơn các vùng vận động của não, họ sẽ tìm thấy những thứ trông giống như các tế bào thần kinh phản chiếu một cách đáng ngờ. Năm ngoái, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Stanford báo cáo trong Pin việc phát hiện ra các tế bào thần kinh phản ánh sự hung hăng ở chuột. Nhóm tế bào này kích hoạt cả khi một con chuột có hành vi hung hãn và khi nó chứng kiến ​​những con khác chiến đấu. Bởi vì các tế bào trở nên hoạt động trong cả hai bối cảnh nên các nhà nghiên cứu cho rằng chúng là các tế bào thần kinh phản chiếu.

Emily Wu, trợ lý giáo sư phụ trợ về thần kinh học tại Đại học California, Los Angeles, người không tham gia nghiên cứu, cho biết: “Đây là ví dụ đầu tiên chứng minh sự tồn tại của các tế bào thần kinh phản chiếu trong các vùng não xã hội phức tạp”.

Phát hiện này bổ sung thêm một tăng trưởng bằng chứng rằng các tế bào thần kinh ngoài vỏ não tiền vận động có đặc tính phản chiếu khi hai loài động vật tương tác với nhau. Những tế bào tương tự này hoạt động trong các hành động cá nhân hoặc cảm xúc và để đáp lại khi thấy người khác có những trải nghiệm tương tự.

Về mặt kỹ thuật, theo định nghĩa ban đầu, những tế bào này không phải là tế bào thần kinh phản chiếu, Hickok nói: Tế bào thần kinh phản chiếu là tế bào vận động, không phải tế bào xã hội. Tuy nhiên, Wu không quan tâm đến các định nghĩa. Thay vì tranh luận về cái gì là và không phải là tế bào thần kinh gương, cô cho rằng điều quan trọng hơn là phải lập danh mục các đặc tính gương chức năng đặc trưng cho các tế bào ở bất cứ nơi nào chúng có thể tồn tại trong não.

Mục tiêu là mô tả mức độ phổ biến của các tế bào thần kinh này và ở cấp độ điện sinh lý, chúng hoạt động như thế nào. Bằng cách đó, các nhà khoa học này đang xóa tan đám mây cường điệu để xem những tế bào này thực sự là như thế nào.

Correction: Tháng 2, 2024
Một câu đã được sửa lại để làm rõ rằng Wu không đích thân lập danh mục các nơ-ron phản chiếu.