“Nên coi bộ não của bạn giống như một nơi chứa rất nhiều các công cụ có chức năng khác nhau”, Scott Grafton nói. (Pixologic studio/iStock/Thinkstock)
Tại sao một số người có thể nắm bắt được các kĩ năng mới rất nhanh trong khi những người khác cần nhiều thời gian hoặc phải luyện tập nhiều hơn? Để tìm ra câu trả lời, các nhà khoa học đã thực hiện một nghiên cứu nhằm tìm hiểu sự kết nối giữa các vùng não bộ của con người trong lúc những đối tượng tham gia nghiên cứu học cách chơi một trò chơi đơn giản.
Các nhà nghiên cứu khám phá ra rằng hoạt động thần kinh của những người học nhanh nhất có sự khác biệt so với hoạt động thần kinh của những người học chậm nhất. Đồng thời sự phân tích trong nghiên cứu này đưa ra một cái nhìn chuyên sâu về những gì xảy ra trong não bộ trong quá trình học tập và làm rõ vai trò của những sự tương tác giữa các vùng não bộ khác nhau.
Được đăng trên tạp chí trực tuyến Nature Neurosience, những khám phá của nghiên cứu này đề xuất rằng việc sử dụng các bộ phận không cần thiết của bộ não cho một công việc nào đó – cũng giống như suy nghĩ quá nhiều về một vấn đề — đóng một vai trò quyết định trong sự khác biệt (về khả năng học hỏi) quan trọng này.
“Nên coi bộ não của bạn giống như một nơi chứa rất nhiều những công cụ có chức năng khác nhau”, Scott Grafton, giáo sư của Khoa khoa học thần kinh và tâm lý của đại học California – Santa Barbara (UCSB) nói.
“Khi bạn bắt đầu học một kĩ năng mới có tính thử thách, ví dụ như chơi một loại nhạc cụ, bộ não của bạn sẽ sử dụng nhiều công cụ khác nhau — với sự nỗ lực rất lớn — để tạo ra bất kỳ thứ gì liên quan tới âm nhạc. Qua thời gian và sự luyện tập, bộ não sẽ sử dụng ít công cụ hơn và những khu vực thần kinh vận động trung tâm có thể hỗ trợ phần lớn các hoạt động học tập.
“Điều mà nghiên cứu thí nghiệm của chúng tôi chỉ ra là ngoại trừ việc tham gia vào một khối lượng tập luyện nhất định, thì một vài trong số các công cụ nhận thức trong não bộ có thể đang cản trở việc phát triển học tập.
Thí nghiệm qua việc học chơi trò chơi
Ở Trung tâm Mô tả não bộ của trường đại học UCSB, những người tham gia nghiên cứu chơi một trò chơi đơn giản trong khi não bộ của họ được quét bởi máy chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI). Kĩ thuật này đo hoạt động thần kinh bằng việc theo dõi sự lưu thông máu trong não, làm nổi bật các vùng não bộ tham gia vào một công việc cụ thể.
Người tham gia phản ứng lại trước một chuỗi các ký hiệu được mã hóa màu sắc, bằng cách ấn các nút tương ứng ở bộ điều khiển cầm tay. Có sáu chuỗi, mỗi chuỗi có 10 ký hiệu lập trình trước, hiện ra nhiều lần trong suốt quá trình chụp cộng hưởng từ. Người tham gia được chỉ thị phải chơi các chuỗi này nhanh và chính xác nhất có thể bằng cách phản hồi lại các gợi ý họ nhìn thấy trên màn hình.
Nghiên cứu tiếp tục với việc người tham gia thực hành chơi ở nhà và hoạt động của họ được các nhà nghiên cứu giám sát từ xa. Người tham gia trở lại Trung tâm Mô tả não bộ theo định kỳ hai tuần, bốn tuần và sáu tuần cho đợt quét não bộ mới để kiểm chứng việc thực hành có tác dụng như thế nào đối với khả năng thành thục kĩ năng chơi của họ. Trong quá trình nghiên cứu, tất cả những người tham gia đều đã giảm thời gian hoàn thành trò chơi nhưng lượng thời gian giảm đi của mỗi người lại khác nhau. Một vài người hoàn thành chuỗi ký hiệu nhanh chóng, trong khi những người khác cải thiện từ từ sau thời gian sáu tuần.
Xem xét tổng thể não bộ
Daniel Bassett, người đứng đầu nhóm nghiên cứu và là một chuyên gia khoa học mạng (network science), đã trình bày một phương pháp phân tích mới để xác định điều gì đang xảy ra trong não bộ có liên hệ đến khả năng học hỏi của các đối tượng tham gia. Thay vì cố gắng tìm ra trong não bộ một vị trí nào đó hoạt động mạnh hơn hay yếu hơn, họ đã nghiên cứu theo hướng xem quá trình học tập như là chức năng của một mạng lưới động và phức tạp liên quan đến các vùng khác nhau trong não bộ.
Basset, trợ lý giáo sư về sáng kiến ở Đại học Pennsylvania nói: “Chúng tôi không sử dụng phương pháp chụp cộng hưởng từ truyền thống mà trong đó các nhà khoa học lựa chọn một khu vực não bộ cần quan tâm và xem nó có phản ứng gì không”, “Chúng tôi quan sát tổng thể não bộ cùng một lúc và xem những bộ phận nào liên lạc với nhau nhiều nhất”.
Các nhà nghiên cứu đã so sánh các mô hình kích hoạt của 112 vùng giải phẫu của não bộ và đo lường mức độ tương đồng của chúng. Những mô hình ở hai khu vực não bộ càng tương đồng thì chúng càng được đánh giá là đang liên hệ với nhau. Bằng việc vẽ đồ thị các liên kết này, nhóm nghiên cứu phát hiện ra các vị trí đặc biệt của những vùng não bộ có sự liên kết chặt chẽ với nhau.
“Khi các nhà khoa học mạng quan sát những đồ thị này, họ thấy các liên kết có cấu trúc cộng đồng (community structure)”, Basset nói. “Nghĩa là có những tập hợp các nút mạng trong mạng lưới kết nối rất dày đặc với nhau. Phần còn lại hoặc là độc lập với nhau hoặc là chỉ có vài đường kết nối với nhau rất lỏng lẻo”.
Học tập trong đời thực
Một giáo viên đang hướng dẫn học sinh chơi đàn piano trong giờ học nhạc (Catherine Yeulet/iStock/Thinkstock)
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật gọi là dò tìm cộng đồng trong mạng lưới động (dynamic community detection), kĩ thuật này sử dụng các thuật toán để xác định những nút mạng nào tập họp lại thành cụm và các tương tác giữa chúng thay đổi như thế nào qua thời gian.
Kỹ thuật này giúp các nhà nghiên cứu đo lường mức độ phổ biến của hiện tượng hai nút mạng nằm duy trì trong cùng một cụm, trong lúc các đối tượng được nghiên cứu chơi đi chơi lại chuỗi ký hiệu khoảng 10 lần. Qua các lần so sánh, họ tìm ra những xu hướng tổng quát khi các vùng não bộ chịu trách nhiệm cho các chức năng khác nhau làm việc với nhau.
Các nhà nghiên cứu khám phá ra rằng các khối thần kinh vận động và thần kinh thị giác có nhiều sự liên kết trong một vài lượt chơi đầu, nhưng về sau thì các khối thần kinh này dần dần hoạt động độc lập. Ví dụ, phần não bộ điều khiển sự di chuyển của ngón tay và phần não bộ xử lý các kích thích thị giác không thực sự tương tác chút nào ở giai đoạn cuối của thí nghiệm.
Theo Grafton, ở góc độ nào đó, xu hướng này không làm các nhà nghiên cứu ngạc nhiên vì về bản chất, họ đang quan sát quá trình học tập trên phương diện thần kinh học. Khi những người tham gia đã nắm bắt được một kĩ năng mới, não bộ của họ cũng tái tổ chức quy trình hoạt động.
Grafton, một thành viên khác của Viện Khoa học sinh học cộng tác (Collaborative Biotechnologies) của trường đại học UCSB nói: “Nghiên cứu mô tả não bộ trước đây phần lớn quan sát việc học kĩ năng chỉ trong vòng tối đa là một vài ngày thực hành, như vậy là quá đơn giản”, “Đã có ai học chơi đàn vi-ô-lông chỉ trong một buổi chiều không?”
“Bằng việc nghiên cứu ảnh hưởng của việc chăm chú thực hành trong nhiều tuần lễ, chúng tôi đã hiểu sâu hơn về những thay đổi trong não bộ mà chưa từng được quan sát trước đó. Những thay đổi này hé mở những hiểu biết cơ bản về việc học hỏi kĩ năng mới, chúng cũng gần giống với các loại hiểu biết khác mà chúng ta phải đạt được trong thế giới thực tế.
Chức năng thi hành
Vị trí của của vỏ não ở trán (frontal cortex) và vòng cung trước của võ não (anterior cingulate cortex).
Khi tập trung chú ý đến mối tương quan thần kinh trong quá trình học tập, các nhà khoa học có thể đào sâu nghiên cứu những sự khác nhau trong khả năng học hỏi của những người tham gia để giải thích tại sao một số người lại học chơi nhanh hơn người khác. Và kết quả dường như đối lập với suy nghĩ thông thường khi mà những người có ít các hoạt động thần kinh hơn lại là những người học nhanh nhất.
Kết quả dường như đối lập với suy nghĩ thông thường khi mà những người có ít các hoạt động thần kinh hơn lại là những người học nhanh nhất.
Sự khác nhau căn bản lại nằm ở các khu vực không trực tiếp liên quan tới việc quan sát các gợi ý của trò chơi hay việc trực tiếp chơi. Các khu vực này là vỏ não ở trán (frontal cortex) và vòng cung trước của vỏ não (anterior cingulate cortex).
Hai khu vực này là trung tâm điều khiển nhận thức được cho là chịu trách nhiệm chính cho chức năng thi hành. “Khu vực thần kinh này liên quan với việc thực hiện và theo dõi các kế hoạch, phát hiện và tránh sai lầm, và các loại suy nghĩ cao cấp hơn”, Grafton nói.
“Trong thực tế, một chức năng thi hành tốt là điều rất cần thiết cho các công việc phức tạp nhưng nó có thể thực sự là một cản trở trong việc nắm bắt các công việc đơn giản”.
Grafton cũng chỉ ra nằng vỏ não ở trán và vòng cung trước của vỏ não thuộc về các vùng não bộ được hoàn thiện sau cùng trong quá trình phát triển của con người, điều này có thể giúp giải thích tại sao trẻ em có thể nắm bắt các kĩ năng mới nhanh hơn người lớn.
“Những người học nhanh nhất — tức là có khả năng hoàn thành trò chơi trong thời gian ngắn nhất — cũng là những người có thể tắt liên lạc tới hai khu vực này của não bộ”, Basset cho biết. “Ở những người khác, dường như việc không ngắt liên lạc tới hai khu vực trên khiến họ học chậm hơn. Nó gần giống như việc họ đang quá cố gắng và suy nghĩ quá nhiều trong trò chơi”.
Các nghiên cứu bổ sung cho nghiên cứu này sẽ đi sâu nghiên cứu tại sao một số người có khả năng ngắt các liên kết trong các bộ phận này của não bộ tốt hơn những người khác.
Các tác giả khác của nghiên cứu này bao gồm Muzhi Yang thuộc đại học Pennsylvania và Nicholas Wymbs thuộc đại học Johns Hopkins.
Tổ chức John D và Catherine T. MacArthur, tổ chức Alfred P. Sloan, Phòng thí nghiệm nghiên cứu quân sự Mỹ, Học viện y khoa và trị liệu, Tổ chức Khoa học Quốc gia, Viện Y tế Quốc gia, và Văn phòng nghiên cứu quân sự Mỹ.
Tác giả của bài viết này, Julie Cohen là người chuyên viết bài về khoa học của Đại học California – Santa Barbara. Bài báo này được đăng trước đây trên trang Futurity.org. Đăng lại dưới Creative Commons License 4.0.
Thường xuyên sử dụng hai ngôn ngữ giúp não bộ tiếp nhận thông tin hiệu quả hơn
Khả năng nói hai ngôn ngữ ảnh hưởng như thế nào đến chất trắng của não bộ.
Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy việc sử dụng hai ngôn ngữ có thể ảnh hưởng đến cách hoạt động của não bộ. Những người dùng song ngữ suốt đời đã chứng minh khả năng nhận thức tốt hơn trong các công việc đòi hỏi tăng cường kiểm soát nhận thức. Những tác dụng nhận thức này được thấy rõ nhất ở những người nói hai ngôn ngữ trong cuộc sống hàng ngày trong nhiều năm, so với những người nói được ngôn ngữ thứ hai nhưng không sử dụng thường xuyên. Nghiên cứu mới của chúng tôi ngày nay nhấn mạnh những cải thiện về cấu trúc não bộ khi quan sát những người thường xuyên sử dụng hai ngôn ngữ.
Cấu trúc não bộ của con người bao gồm hai loại tế bào thần kinh là chất xám và chất trắng, và việc sử dụng song ngữ tác động lên cả hai loại tế bào thần kinh này. Các tế bào thần kinh trong não bộ có hai tính năng giải phẫu riêng biệt : các thân tế bào là nơi xử lý thông tin, tư duy và lập kế hoạch; và các sợi trục thần kinh là những đường dẫn chính kết nối các vùng não và truyền tải thông tin giữa chúng. Các thân tế bào được tổ chức xung quanh bề mặt của não bộ tạo thành chất xám, và tất cả các sợi trục thần kinh quy tụ và kết nối bên dưới nó tạo thành chất trắng.
Chúng ta gọi nó là chất trắng vì các sợi trục thần kinh được bọc trong một lớp mỡ gọi là myelin, đảm bảo việc liên lạc tốt hơn giữa các tế bào thần kinh. Đó là cách mà thông tin được truyền xung quanh não bộ. Myelin hoạt động như một “lớp cách điện”, nhằm ngăn ngừa thông tin “rò rỉ” từ các sợi thần kinh trong quá trình truyền tải.
Học ngoại ngữ giúp tái cấu trúc não bộ
Khả năng song ngữ đã được chứng minh là làm gia tăng thể tích chất xám trong một số vùng não có liên quan đến việc học và xử lý ngôn ngữ. Các hiệu quả này cho thấy não bộ có khả năng tự tái cấu trúc, nhằm thích ứng với việc học một ngôn ngữ khác, nhưng cũng để thích ứng với một nhiệm vụ quan trọng không kém là điều tiết giữa hai ngôn ngữ – sử dụng một ngôn ngữ và kìm lại ngôn ngữ kia vào bất cứ lúc nào.
Nhiệm vụ thứ hai này đặt ra cho người dùng hai ngôn ngữ các nhu cầu nhận thức đặc biệt mà không áp dụng cho người dùng đơn ngữ. Để xử lý được thêm thông tin trong não bộ người dùng song ngữ, những sợi liên kết của chất trắng có nhiệm vụ truyền tin và lựa chọn giữa hai ngôn ngữ phải hoạt động hiệu quả hơn.
Khả năng song ngữ giúp não bộ hoạt động hiệu quả hơn
Một cách giúp cho chất trắng trở nên hiệu quả hơn là gia tăng “sự cách điện” của nó, tức là myelin, làm cho việc truyền tin nhanh hơn và ít thất thoát hơn. Người ta đã chứng minh rằng người già sử dụng song ngữ suốt đời, người trẻ tuổi và người mới trưởng thành sử dụng song ngữ từ sớm đều có sự gia tăng độ toàn vẹn, hay độ dày của myelin – được gọi là quá trình “myelin hóa” – so với người sử dụng đơn ngữ. Một số nhà nghiên cứu thậm chí còn cho rằng dùng hai ngôn ngữ suốt đời bảo toàn chất trắng khỏi suy thoái tự nhiên ở tuổi về già.
Dựa trên những đề xuất này, nghiên cứu của chúng tôi muốn tìm hiểu xem liệu chất trắng ở người dùng song ngữ muộn có những tác dụng tương tự, khi so sánh với những người dùng đơn ngữ ở cùng độ tuổi và cùng trình độ giáo dục không. Chúng tôi định nghĩa “người dùng song ngữ muộn” là những người học ngôn ngữ thứ hai vào lúc khoảng 10 tuổi. Các nghiên cứu hiện có trên những người dùng song ngữ muộn đã cho thấy những thay đổi của cấu trúc chất trắng trong quá trình đào tạo ngôn ngữ thứ hai, nhưng những thay đổi này sẽ biến mất nếu ngôn ngữ thứ hai không được sử dụng thường xuyên.
Điều gì xảy ra với chất trắng?
Chúng tôi đã làm thử nghiệm ở 20 người dùng song ngữ trẻ tuổi (trung bình là 30 tuổi) trước đó đã từng sống ở Anh trong ít nhất 13 tháng, dùng tiếng Anh chủ động và thành thạo như ngôn ngữ thứ hai, nhưng không trải qua bất kỳ khoá đào tạo ngôn ngữ tại thời điểm đó. Nói cách khác, những người tham gia thử nghiệm của chúng tôi còn trẻ, và sử dụng song ngữ thành thạo và có môi trường sử dụng ngoại ngữ. Điều này được so sánh với 25 người dùng đơn ngữ ở cùng độ tuổi và cùng trình độ học vấn .
Chúng tôi quét và so sánh hai nhóm này với một kỹ thuật MRI gọi là ảnh chụp cộng hưởng từ, sử dụng sự chuyển động của các phân tử nước trong não như là một chỉ số cho độ dày của myelin quanh chất trắng. Nếu các phân tử nước di chuyển tự do hơn chứng tỏ myelin mỏng hơn.
Nghiên cứu trước đây cho thấy nhóm người có môi trường sử dụng song ngữ muộn có những thay đổi trong cấu trúc chất xám, cũng như xử lý ngôn ngữ thứ hai tương tự như xử lý ở người bản ngữ. Vì vậy, chúng tôi dự đoán việc tiếp nhận ngôn ngữ cũng có những ảnh hưởng tương tự đối với chất trắng của người dùng song ngữ trong nhóm thử nghiệm.
Đây chính xác là những gì chúng tôi thấy: so với người lớn dùng đơn ngữ ở cùng độ tuổi, người dùng song ngữ trong nhóm thử nghiệm có chất trắng được bảo bọc nguyên vẹn hơn trong một số khu vực của não bộ liên quan đến xử lý ngôn ngữ. Điều này giống với các hiệu ứng trên não của người dùng song ngữ từ sớm và người già sử dụng song ngữ suốt đời trong nghiên cứu trước đây.
Môi trường rất quan trọng
Những phát hiện của chúng tôi càng khẳng định thêm rằng việc dùng song ngữ “điều chỉnh cấu trúc” não bộ, nhưng cũng cho thấy môi trường sử dụng song ngữ là một yếu tố rất quan trọng trong quá trình này. Nói cách khác, rất có khả năng là việc bảo quản cấu trúc não bộ tốt hơn ở những người dùng song ngữ lớn tuổi – như đã được tìm hiểu trong các nghiên cứu trước đây – đơn giản chỉ là hiệu quả của việc liên tục sử dụng hai ngôn ngữ, chứ không phải là hiệu quả của việc học ngôn ngữ từ sớm hay sử dụng song ngữ suốt đời.
Như vậy, tác dụng của việc dùng song ngữ lên cấu trúc của chất trắng trong não bộ dường như là độc lập với giai đoạn người ta học ngôn ngữ. Mặc dù có thể có mối liên hệ giữa sự gia tăng các kết nối giữa các vùng não và những lợi ích liên quan đến nhận thức ở người dùng hai ngôn ngữ đã được báo cáo trong các nghiên cứu trước đây, nghiên cứu của chúng tôi không kiểm tra điều đó và vấn đề này nên được nghiên cứu thêm trong tương lai.
Bài viết gốc được đăng trên The Conversation.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét