Thực vật có thể đếm các sự kiện và học các mô hình mà không cần não bộ, cho thấy trí thông minh phi thần kinh và mở rộng hiểu biết của chúng ta về nhận thức. Ảnh: Shutterstock

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học vẫn cho rằng việc học tập, ghi nhớ và ra quyết định đều cần đến não bộ. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều bằng chứng, bao gồm cả một nghiên cứu gần đây được công bố trên Tạp chí Cognitive Science, thách thức quan điểm đó và cho thấy rằng quá trình xử lý thông tin phức tạp có thể không phụ thuộc vào các tế bào thần kinh.

Nghiên cứu do Giáo sư Tâm lý học Peter Vishton của Đại học William & Mary và cựu sinh viên Paige Bartosh dẫn đầu, cho thấy thực vật có thể biết đếm. Không phải theo nghĩa của con người, nhưng cây Mimosa pudica dường như có khả năng "theo dõi số lượng sự kiện trong môi trường của chúng", Vishton cho biết.

Theo các nhà nghiên cứu, đây là bằng chứng đầu tiên cho thấy thực vật có khả năng đếm, nghĩa là chúng có thể phân biệt và theo dõi các sự kiện riêng biệt.

Cây Mimosa pudica thường được gọi là cây e lệ hoặc cây không được chạm vào, có những chiếc lá mỏng manh, giống như lá dương xỉ, cụp vào trong khi bị chạm hoặc lắc. Lá cũng khép lại vào ban đêm và mở ra khi có ánh sáng ban ngày, một hiện tượng được gọi là nyctinasty.

Thiết lập thí nghiệm và quan sát hành vi của cây trồng

Trong một chiếc lều ẩm ướt bên trong một căn phòng không có cửa sổ tại Trung tâm Khoa học Tích hợp của Đại học William & Mary, các nhà nghiên cứu đã cho cây tiếp xúc với các chu kỳ ánh sáng và bóng tối lặp đi lặp lại và theo dõi phản ứng của chúng.

“Trong giai đoạn đầu của thí nghiệm, chúng tôi sử dụng chu kỳ 24 giờ. Vào ngày thứ nhất và thứ hai, cây được tiếp xúc với 12 giờ tối và 12 giờ sáng. Vào ngày thứ ba, đèn được tắt hoàn toàn,” Vishton giải thích.

Sau khoảng năm lần lặp lại, các cây bắt đầu thể hiện sự chuyển động tăng lên trong giai đoạn "trước bình minh" vào những ngày dự kiến ​​có ánh sáng, nhưng không có hiện tượng này vào ngày thứ ba khi trời vẫn tối.

Bằng chứng về khả năng học tập và nhận dạng mẫu

“Điều này dường như cho thấy rằng các loài thực vật đã có thể ‘học’, nếu không có từ nào tốt hơn để diễn tả, chu kỳ ba ngày này đã thay đổi chuyển động của chúng cho phù hợp,” Vishton nói.

Mô hình hóa sự thay đổi này tạo ra một đường cong logarit, có nghĩa là sự chuyển động của thực vật thay đổi nhanh chóng lúc đầu trước khi dần ổn định thành một mô hình nhất quán.

 “Đây là mô hình mà chúng ta thường thấy trong quá trình học tập của động vật,” Vishton nói. “Ví dụ, nếu bạn dạy một con chuột thực hiện một loạt các hành động theo một trình tự nhất định, bạn sẽ thấy một khoảng thời gian chúng tìm hiểu trình tự đó và sau đó khả năng dự đoán mô hình của chúng sẽ tăng dần.”

Giả thuyết theo dõi thời gian so với giả thuyết đếm sự kiện

Để loại trừ một lời giải thích khác, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra xem liệu các cây này có đang theo dõi thời gian thay vì đếm số sự kiện hay không.

“Người ta đã chứng minh rằng nhiều loài thực vật hoạt động theo nhịp sinh học 24 giờ, mở ra để đón ánh mặt trời,” Vishton nói. “Mặc dù không có bằng chứng nào cho thấy thực vật có thể theo dõi chu kỳ 72 giờ - khoảng thời gian của mô hình ba ngày trong nghiên cứu của chúng tôi - nhưng chúng tôi vẫn muốn kiểm tra khả năng đó.”

Khi các nhà nghiên cứu rút ngắn chu kỳ hàng ngày từ 24 giờ xuống 20 giờ, các cây nhanh chóng điều chỉnh chuyển động của chúng để phù hợp với mô hình mới. Để kiểm chứng thêm giả thuyết của mình, họ đã tiến hành một thí nghiệm cuối cùng trong đó mỗi chu kỳ ba ngày thay đổi ngẫu nhiên, dao động từ 10 giờ (5 giờ chiếu sáng và 5 giờ tối) đến 32 giờ.

Kiểm tra giới hạn của trí nhớ và mô hình thực vật

Họ phát hiện ra rằng chu kỳ này bị phá vỡ khi chu kỳ ngắn hơn 12 giờ hoặc dài hơn 24 giờ. Điều này cho thấy có thể có một khoảng thời gian tối thiểu cần thiết để thực vật xử lý tín hiệu ánh sáng và bóng tối, cũng như một giới hạn về thời gian chúng có thể lưu giữ thông tin đó.

Tuy nhiên, trong khoảng thời gian từ 12 đến 24 giờ, các cây luôn thể hiện sự chuyển động nhiều hơn vào những ngày dự kiến ​​có ánh sáng so với những ngày tối hoàn toàn.

“Lời giải thích đơn giản nhất cho kết quả này là những cây này đang theo dõi số lượng sự kiện diễn ra,” Vishton nói. “Chứ không chỉ đơn thuần là phản ứng với thời gian.”

Ý nghĩa đối với trí thông minh không thuộc tế bào thần kinh

Nếu được xác nhận bởi các nghiên cứu trong tương lai, những phát hiện này cho thấy một hình thức xử lý thông tin không dựa vào tế bào thần kinh.

“Mọi lý thuyết tôi từng đọc về trí nhớ và ra quyết định đều liên quan đến tế bào thần kinh,” Vishton nói. “Điều đáng ngạc nhiên là thực vật không có những tế bào đó. Tuy nhiên, dường như chúng có thể thực hiện các chức năng giống như nhận thức. Chỉ là không phải theo nghĩa nhận thức thuần túy.”

Kết quả này mở ra khả năng các tế bào không phải tế bào thần kinh khác cũng có thể có khả năng học hỏi.

“Có rất nhiều tế bào ở động vật và con người không phải là tế bào thần kinh. Và chúng ta thường cho rằng chúng không liên quan đến quá trình học tập,” Vishton nói. “Nhưng có thể chúng có liên quan. Có thể quá trình học tập hiện diện trong mọi tế bào. Chúng ta chỉ chưa thực sự nghiên cứu nó trước đây mà thôi.”

Nghiên cứu trong tương lai và tác động rộng hơn

Cơ chế hoạt động của loại trí thông minh này ở cấp độ sinh học vẫn chưa rõ ràng và cần được nghiên cứu thêm.

“Là một nhà tâm lý học phát triển, tôi quan tâm đến việc mô tả hành vi,” Vishton nói. “Tôi hy vọng các nhà hóa học và sinh học trên thế giới có thể đặt ra nhiều câu hỏi mang tính cơ chế hơn để hiểu rõ hơn quá trình này diễn ra như thế nào. Với nhiều nghiên cứu hơn ở cả hai lĩnh vực, tôi rất hào hứng chờ xem lĩnh vực nghiên cứu này sẽ phát triển đến đâu.”

Các ứng dụng tiềm năng có thể bao gồm hệ thống điện toán sinh học, cảm biến dựa trên thực vật, và thậm chí cả các phương pháp giúp con người "loại bỏ" các hành vi gây nghiện ở cấp độ tế bào.

Làm mờ ranh giới giữa trí thông minh thực vật và động vật

Bằng cách chỉ ra một loại trí thông minh mới, những phát hiện này bổ sung thêm bằng chứng ngày càng tăng cho thấy ranh giới giữa thực vật và động vật có thể không rõ ràng như người ta từng tin tưởng.

“Thông thường, chúng ta không coi thực vật là những sinh vật biết suy nghĩ và hành xử, phải không? Chúng ta nghĩ về chúng như những vật thể phản xạ, đáp lại các kích thích một cách đơn giản,” Vishton nói. “Nhưng, ít nhất đối với tôi, kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy có thể không có ranh giới rõ ràng giữa giới động vật và giới thực vật - hoặc ranh giới đó có thể mờ nhạt hơn nhiều so với chúng ta nghĩ.”