Nghiên cứu mới phát hiện não bộ nam và nữ đã khác nhau từ trong bụng mẹ

Lần đầu tiên, các nhà khoa học tại Đại học Cambridge đã theo dõi quá trình phát triển não bộ của con người trong một giai đoạn vốn trước đây chỉ được nghiên cứu rời rạc: từ giữa thai kỳ cho tới những tuần đầu sau khi chào đời. Bằng cách liên kết các ảnh chụp não trước và sau sinh, nhóm nghiên cứu cho biết những khác biệt có thể đo lường được trong cách não bộ nam và nữ phát triển đã xuất hiện ngay từ giữa thai kỳ.

Trong nhiều năm, giới khoa học vẫn tranh luận về thời điểm các khác biệt liên quan đến giới tính trong não người bắt đầu hình thành, cũng như những yếu tố sinh học nào đứng sau hiện tượng này. Phần lớn các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung riêng vào giai đoạn bào thai hoặc giai đoạn sơ sinh – nhũ nhi, vô tình bỏ trống một “điểm mù” quan trọng: thời điểm não bộ đang tái tổ chức rất nhanh để thích nghi với cuộc sống ngoài tử cung. Việc thiếu một cái nhìn liên tục khiến các nhà khoa học khó xác định liệu sự khác biệt này chỉ xuất hiện sau khi sinh, hay đã manh nha từ sớm và tiếp tục mở rộng theo thời gian.

Để lấp đầy khoảng trống đó, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Tự kỷ (Autism Research Centre) của Đại học Cambridge đã phân tích các ảnh chụp não trải dài cả trước và sau khi sinh. Nhờ vậy, họ có thể mô hình hóa quá trình phát triển sớm của não như một quỹ đạo liên tục, thay vì những lát cắt rời rạc. Cách tiếp cận này đặc biệt quan trọng bởi thể tích não thay đổi rất nhanh trong giai đoạn này, và những khác biệt nhỏ sẽ dễ được diễn giải hơn khi quan sát toàn bộ đường cong tăng trưởng theo thời gian, thay vì chỉ một con số đơn lẻ.

Phân tích của nhóm dựa trên gần 800 ảnh chụp não trước và sau sinh, lấy từ dự án Developing Human Connectome Project – một trong những cơ sở dữ liệu hình ảnh não chu sinh lớn nhất từng được xây dựng. Quy mô này có ý nghĩa đặc biệt trong nghiên cứu phát triển sớm, nơi sự khác biệt cá nhân rất lớn và các khác biệt trung bình thường khá tinh tế.

Não bộ con người trải qua giai đoạn phát triển nhanh chóng và phức tạp nhất trước và ngay sau khi sinh. Tuy nhiên, cho đến nay, chúng ta vẫn biết rất ít về việc não phát triển cụ thể ra sao trong giai đoạn định hình này của cuộc đời, cũng như nam và nữ khác nhau như thế nào trong quá trình đó. Nghiên cứu của chúng tôi đã ghi nhận sự tồn tại của các khác biệt giới tính trong sự phát triển não bộ ngay từ trước khi sinh.

Khác biệt giới tính trong tăng trưởng não bộ sớm

Công bố trên tạp chí Scientific Reports , nhóm nghiên cứu cho biết não bộ nam giới có mức tăng thể tích tổng thể lớn hơn khi quá trình phát triển tiến triển. Trung bình, sự khác biệt này được quan sát trên toàn bộ não khi so sánh với não bộ nữ giới trong cùng giai đoạn phát triển sớm.

Tiến sĩ Alex Tsompanidis, Nghiên cứu viên cao cấp tại Trung tâm Nghiên cứu Tự kỷ, chia sẻ:

Nghiên cứu này góp phần trả lời câu hỏi lâu đời về việc liệu yếu tố tự nhiên có đóng vai trò trong việc hình thành sự khác biệt giới tính ở não bộ hay không. Các phát hiện cho thấy sinh học tiền sản đã đặt nền móng cho những khác biệt này, ngay cả khi trải nghiệm sau sinh tiếp tục tác động và điều chỉnh chúng.

Ông nói thêm:

Bước tiếp theo là kiểm tra xem những khác biệt về tăng trưởng não bộ giữa nam và nữ có bị chi phối bởi các hormone sinh dục tiền sản, như testosterone và estrogen, hay không. Thai nhi nam tiếp xúc với nồng độ các hormone này cao hơn đáng kể, và chúng ta biết rằng chúng đóng vai trò quan trọng trong việc định hình sự khác biệt về não bộ và hành vi ở nhiều loài động vật khác. Điều cần làm là xác định liệu điều tương tự có xảy ra ở con người hay không.

Nghiên cứu cũng mang lại nhiều hiểu biết quan trọng khác về cách não bộ phát triển trong giai đoạn sớm. Chẳng hạn, các vùng và mô não khác nhau trưởng thành với tốc độ khác nhau. Chất trắng – có nhiệm vụ kết nối các vùng não – được xác định là yếu tố đóng góp chính cho sự tăng trưởng não trong giai đoạn giữa thai kỳ. Trong khi đó, chất xám – liên quan đến nhận thức và xử lý thông tin – lại chiếm ưu thế trong giai đoạn cuối thai kỳ và sau khi sinh.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu nhận thấy quá trình phát triển sớm của não được “lập trình” rất chặt chẽ để đáp ứng các nhu cầu phát triển theo từng giai đoạn. Ví dụ, các cấu trúc chất xám dưới vỏ (nằm sâu trong não như hạch hạnh nhân, tiểu não và đồi thị) đạt đỉnh tốc độ tăng trưởng sớm hơn so với chất xám vỏ não. Điều này cho thấy các hệ thống não đảm nhiệm chức năng cơ bản trưởng thành sớm hơn so với những hệ thống liên quan đến nhận thức bậc cao.

Hàm ý đối với các rối loạn phát triển thần kinh

Tiến sĩ Richard Bethlehem, Phó giáo sư về Tin học Thần kinh và là thành viên nhóm nghiên cứu, cho rằng việc thiết lập các quỹ đạo tăng trưởng não bộ ngay từ đầu đời là vô cùng quan trọng, bởi chúng có thể giúp hiểu cách những khác biệt trong phát triển não sớm góp phần tạo nên các kết quả đa dạng sau này, bao gồm cả các rối loạn tâm thần và phát triển thần kinh như tự kỷ – một tình trạng có liên quan đến sự khác biệt về tốc độ tăng trưởng não.

Những phát hiện này có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn vì sao nam và nữ có sự khác biệt về khả năng xuất hiện các đặc điểm thần kinh không điển hình như tự kỷ. Chẳng hạn, những khác biệt sớm trong não bộ có thể liên quan đến hormone sinh dục tiền sản, trong khi người tự kỷ được ghi nhận là tiếp xúc với mức hormone sinh dục tiền sản cao hơn. Các nghiên cứu trong tương lai cần tiếp tục kết nối các mảnh ghép này trong lĩnh vực khoa học thần kinh phát triển đầy hứa hẹn.