Khi khám phá một thành phố mới, chúng ta thường sử dụng bản đồ và các địa danh để tìm ra con đường nhanh nhất và đáng tin cậy nhất. Một nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng não bộ của chúng ta có thể cũng sử dụng các quy trình tương tự để "điều hướng" giữa các khái niệm liên quan.
Các nhà khoa học đã phát triển một mô hình toán học nhằm nghiên cứu cách não bộ xử lý thông tin về không gian và các khái niệm ngữ nghĩa. Những khái niệm này bao gồm các kiến thức về ý nghĩa và tầm quan trọng của các đối tượng như con người, địa điểm và vật thể. Hoạt động của não bộ liên quan đến những khái niệm này sẽ xuất hiện khi chúng ta nhìn thấy một đối tượng trong thực tế hoặc khi nhớ lại chúng.
Mô hình mới cho thấy rằng cả thông tin không gian và thông tin ngữ nghĩa có thể được xử lý tại cùng một khu vực trong não bộ, điều này cho thấy não bộ có thể xử lý cả hai loại thông tin theo cách tương tự. Kết quả nghiên cứu được công bố vào ngày 10 tháng 3 trên tạp chí PNAS.
Hồi hải mã và vỏ não tủy hải mã, hai vùng trong não liên quan đến bộ nhớ và khả năng điều hướng, chứa các tế bào thần kinh hoạt động khi chúng ta di chuyển trong không gian vật lý. Những vùng này cũng chứa các tế bào thần kinh nhận diện khái niệm, hay còn gọi là "tế bào khái niệm", phản ứng với các khái niệm trừu tượng. Điều này khiến các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng quá trình xử lý không gian và khái niệm có mối liên hệ chặt chẽ.
Tatsuya Haga, một trong các tác giả nghiên cứu và là nhà thần kinh học tính toán tại Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quốc gia Nhật Bản, cho biết: “Mặc dù việc điều hướng không gian và nhận diện khái niệm có vẻ rất khác nhau, nhưng thực tế chúng có thể liên quan đến nhau.” Ông nhấn mạnh rằng não bộ, đặc biệt là các khu vực hồi hải mã và vỏ não tủy hải mã, có thể sử dụng cùng một nguyên lý để xử lý nhiều loại thông tin khác nhau, bao gồm cả ngôn ngữ.
Để kiểm chứng giả thuyết này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một mô hình toán học mô phỏng chức năng của hồi hải mã, chỉ ra mối liên hệ giữa thông tin không gian và khái niệm. Mô hình này kết hợp hai chức năng chính: "đại diện người kế thừa", dự đoán khả năng di chuyển từ không gian này sang không gian khác, và "nhúng từ", ghi nhận mối quan hệ giữa các từ.
Các nhà khoa học đã yêu cầu mô hình này điều hướng trong các không gian mô phỏng, bao gồm không gian vật lý (như một cấu trúc mô phỏng với các phòng riêng biệt) và không gian khái niệm (nơi các từ liên quan được kết nối thông qua phép ẩn dụ). Kết quả cho thấy mô hình tạo ra các mẫu hoạt động tương tự với các tế bào thần kinh trong não bộ, bao gồm một loại tế bào liên quan đến nhận thức không gian và một loại khác liên quan đến nhận diện khái niệm.
Ví dụ, khi điều hướng từ khái niệm "Pháp" đến "Berlin", mô hình có thể kích hoạt tế bào khái niệm về các thủ đô, đưa nó từ "Pháp" đến "Paris", sau đó kích hoạt tế bào khái niệm về "Đức", đưa nó đến "Berlin".
Rob Mok, một nhà thần kinh học tính toán tại Đại học Royal Holloway, London, cho biết: “Khi bạn điều hướng trong một thành phố, bạn cần bản đồ và chỉ dẫn. Và cũng tương tự, khi suy nghĩ, bạn cũng cần một phương pháp để di chuyển giữa các khái niệm.” Mô hình này có thể sử dụng các phép ẩn dụ để vượt qua khoảng cách giữa những khái niệm khác nhau, chẳng hạn như giữa "chó" và "mèo", hoặc giữa "vua" và "quân vương".
Mô hình toán học mới này cung cấp một cái nhìn mới về cách thức não bộ có thể xử lý đồng thời thông tin về không gian và khái niệm. Tuy nhiên, vẫn chưa có nghiên cứu nào chứng minh liệu não bộ thực tế có học và xử lý thông tin giống như mô hình này hay không.
Haga cho biết ông hy vọng sẽ tiến hành các nghiên cứu tiếp theo để tìm hiểu cơ chế sinh học của quá trình này, sử dụng các mô hình gần gũi hơn với bộ não sinh học.
Skyler Ware là nhà báo khoa học tự do, bài viết của cô được đăng trên nhiều tạp chí nổi tiếng như Science News Explores, ZME Science. Bài viết được đăng trên Live Science vào ngày 04/04/2025.
Live Science là một trang web tin tức khoa học uy tín có trụ sở tại Hoa Kỳ, cung cấp thông tin về các lĩnh vực như sinh học, thiên văn học, y học, công nghệ và môi trường. Trang web nổi bật với các bài viết dễ hiểu, cập nhật các phát hiện khoa học mới và giải thích các vấn đề khoa học phức tạp một cách rõ ràng, hấp dẫn.
Biên dịch: Thu Hoài
