Một nhóm nghiên cứu do Đại học Boston dẫn đầu đã phát hiện một tín hiệu dopamine trong não có vai trò giúp xác định liệu bạn đang tiến gần hay đi xa khỏi mục tiêu. Phát hiện này có thể làm sáng tỏ cách não bộ sử dụng thông tin thị giác để định hướng hành vi.

Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Nature, đã khảo sát hành vi ở chuột và cho thấy khi chúng tiếp nhận các tín hiệu thị giác, dopamine trong thể vân (striatum) — thuộc hạch nền (basal ganglia) — sẽ mã hóa “lỗi quỹ đạo” (trajectory errors), tức các tín hiệu cho biết hướng đi và tốc độ hiện tại đang đưa chúng đến gần hay xa mục tiêu. Những “tín hiệu dẫn đường” này hoạt động độc lập với phản ứng dopamine truyền thống liên quan đến giá trị phần thưởng và xuất phát từ các đầu vào cảm giác và vận động khác nhau.

Kết quả nghiên cứu cung cấp cái nhìn mới về cách não sử dụng tín hiệu từ môi trường để điều hướng hành vi, đồng thời có thể hỗ trợ phát triển các liệu pháp điều trị chính xác hơn cho những rối loạn liên quan đến dopamine như Parkinson, nghiện, OCD và ADHD.

“Phát hiện này cho thấy dopamine không chỉ liên quan đến việc một thứ gì đó có giá trị ra sao,” giáo sư Mark Howe thuộc Trường Khoa học và Nghệ thuật Đại học Boston, cho biết. “Nó còn liên quan đến việc bạn có đang đi đúng hướng hay không. Đây là một tín hiệu dẫn đường, cho não biết nên tiếp tục hay cần điều chỉnh.”

Một cách nhìn mới về vai trò của dopamine

Trong nhiều thập kỷ, dopamine được hiểu phổ biến là “chất dẫn truyền phần thưởng” của não, hoạt động khi con người gặp các tín hiệu liên quan đến điều tích cực. Tuy nhiên, nghiên cứu mới cho thấy các tín hiệu thị giác còn kích hoạt một loại tín hiệu dopamine thứ hai, khác biệt: tín hiệu này tăng khi bạn tiến gần mục tiêu và giảm khi bạn đi xa mục tiêu.

Tín hiệu lỗi quỹ đạo này còn thay đổi theo tốc độ di chuyển, khiến nó phù hợp cho việc điều chỉnh hành vi theo thời gian thực — tương tự như cách con người sử dụng biển báo hoặc các mốc quen thuộc khi lái xe về nhà.

Quan sát não ở mức độ chi tiết mới

Nhóm nghiên cứu đã phát triển một phương pháp cho phép đo tín hiệu dopamine bằng kỹ thuật quang học trên nhiều vùng của toàn bộ thể vân. Khi lập bản đồ các tín hiệu này, họ phát hiện rằng tín hiệu giá trị và tín hiệu lỗi quỹ đạo xuất hiện theo các gradient không gian chồng lấn nhưng vuông góc với nhau trong thể vân, đồng thời cũng xuất hiện ở các thời điểm khác nhau.

Sự tách biệt này giúp não giữ hai loại thông tin riêng biệt: một cho động lực và một cho định hướng hành vi.

Hướng nghiên cứu tương lai

Hiện tại, Howe và các cộng sự đang tìm cách điều chỉnh các tín hiệu này một cách có kiểm soát để nghiên cứu tác động nhân quả của chúng đối với học tập và điều khiển quyết định theo thời gian thực. Họ cũng đang xem xét cách các tín hiệu này ảnh hưởng đến các thành phần phía sau trong mạch thần kinh.

“Dopamine chỉ là đầu vào cho thể vân,” Howe — người cũng thuộc Trung tâm Rajen Kilachand về Khoa học và Kỹ thuật Sự sống Tích hợp của Đại học Boston — nói. “Chúng tôi muốn hiểu cách những tín hiệu này định hình hoạt động của các mạch thần kinh phía sau để cuối cùng điều khiển hành vi.”

Nhóm nghiên cứu cũng đang đặt ra các câu hỏi rộng hơn: Những tín hiệu này chuyển thành thay đổi chuyển động như thế nào? Chúng có cần thiết cho việc học tập, ra quyết định theo thời gian thực hay cả hai? Đây sẽ là những hướng nghiên cứu quan trọng trong tương lai.