Ria chuột hoạt động gần giống với giác quan xúc giác ở ngón tay con người: chúng ta chỉ cần di chuyển các đầu ngòn tay dọc theo bề mặt để nhận biết hình dạng và kết cấu của bề mặt, tương tự các vi chuyển động co rút ở ria chuột giúp chúng nhận biết bề mặt trên đường đi. Giờ đây, khám phá này có thể giúp hiểu sâu hơn về năng lực tri giác hình dạng ở con người, các nhà khoa học thần kinh tại Học viện công nghệ Massachusetts (MIT) đã sử dụng video tốc độ cao nhằm phát hiện ra hành vi chuyển động của ria chuột và & cho thấy những vi cử động làm nền tảng cho những nhận thức xúc giác về ngoại cảnh.

Loài chuột dựa vào ria để dò đường trong bóng tối, và dành toàn bộ vùng não bộ rộng lớn để giải mã những tín hiệu thần kinh nhận được, theo giải thích của ông Christopher Moore, thành viên Viện nghiên cứu não bộ McGovern (MIT) và là đồng tác giả bài báo đăng ngày 28/2 trên Tạp chí Neuron. Các nhà khoa học thần kinh quan tâm đến nhận thức đã nghiên cứu rất sâu về hệ thống ria chuột nhưng đến tận giờ những thông tin thông tin được truyền về não bộ bởi cảm xúc của ria chuột vẫn là một bí mật.

"Những mường tượng về quá trình ria chuột truyền thông tin xúc giác lên não bộ có thể tạo cơ hội hiểu sâu hơn về cơ chế bí ẩn của hệ thống cảm giác khi hoạt động", phó giáo sư Moore tại khoa Khoa học nhận thức & não bộ (MIT) cho biết. "Hiểu biết này không chỉ liên quan đơn thuần đến xúc giác ở con người mà còn bao gồm tất cả những hình thái nhận thức bởi mọi cơ quan cảm giác là cầu nối giữa trí tuệ với thế giới bên ngoài".

Cơ chế cảm nhận xúc giác ở ria chuột giống như cái gì? Tưởng tượng rằng bạn quét một cây gậy dọc theo chiều ngang một hàng rào que cắm. Tần số của hành vi này phụ thuộc vào khoảng cách giữa các que cọc rào, nhưng cảm giác ở tay lại không thực do độ dài và khả năng uốn của cây gậy cũng như tốc độ di chuyển.

Như thế, theo biện luận của Moore, cử động của các sợi ria và đặc tính cơ chế phải chi phối thông tin gửi lên não bộ. Ria chuột được sắp xếp quanh mõm với các ria ngắn ở gần mõm, ria dài ở xa hơn. Những thử nghiệm biệt lập với ria chuột đã giải thích rằng, tương tự như dây đàn hạc. Ria ngắn rung nhanh trong khi ria dài rung chậm, tương ứng tạo tạo nên chuỗi tín hiệu ở tần cao và thấp, hình thành bản đồ về tần số thông tin trong não bộ. Nhưng cho đến tận bây giờ, không một ai từng thành công trong việc hiểu cặn kẽ từng chi tiết trong mô hình rung động của ria chuột khi chúng hoạt động trong môi trường tự nhiên.

Chúng tôi nhận thấy để theo dõi hành vi ở chuột thì cần phải ghi lại được những vi chuyển động của ria vốn rất nhanh so với kỹ thuật ghi hình thông thường vẫn được dùng", Jason Ritt, nhà khoa học hậu tiến sỹ tại phòng thí nghiệm Moore và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu này. Do đó Ritt đã mất vài năm để phát triển một hệ thống video có thể ghi lại những chuyển động của chuột ở mức 3 200 hình ảnh mỗi giây – tức nhanh hơn 100 lần so với các thiết bị ghi video giải trí gia đình – và một hệ thống theo dõi tự động để phân tích những kết quả dồn dập từ dữ liệu video ghi được, khoảng 1 gigabyte dữ liệu hình ảnh mỗi giây.

Trong cuộc thí nghiệm này, các nhà nghiên cứu đã huấn luyện cho chuột sử dụng ria để chọn hoặc bề mặt trơn nhẵn hoặc bề mặt xù xì. Những lựa chọn đúng sẽ được tưởng thưởng bằng sữa sô-cô-la & chuyển động của ria chuột được ghi hình lại trong video. Phân tích video đã tiết lộ bất ngờ khi có quá nhiều mô hình chuyển động phức tạp ở ria chuột, bao gồm chuyển động theo chu kỳ gợn sóng khi chuột chạm vào bề mặt nhẵn và chuyển động không đều, rộng, vận tốc cao khi ria chuột tiếp xúc với bề mặt xù xì.

"Những kiểu chuyển động này bao quát hơn & phức tạp hơn bất kỳ quan sát nào thấy được trước đây ở chuột bị gây mê hoặc bị nhổ ria, đó là chìa khóa nhận thức & hành vi của chuột", Moore giải thích.

Video

Video mô hình ở tốc độ cao được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Học viện công nghệ Massachusetts (MIT), tiết lộ cơ chế thăm dò kết cấu bề mặt của ria chuột. Một thuật toán tự động được dùng cho việc phân tích những vi cử động mau lẹ ở ria, dựa trên ý tưởng cho rằng với loài chuột, khả năng xác định và nhận biết bề mặt vật thể bằng xúc giác rất phát triển. Với 3202 hình ảnh mỗi giây, video này khi chạy trên hầu hết các máy điện toán thông thường sẽ làm hình ảnh chậm đi khoảng 100 lần. Video / Jason Ritt, nguồn http://techtv.mit.edu

Hình ảnh

Vết tích (vùng màu đỏ, dài 5mm) để lại khi một sợi ria chuyển động từ bề mặt gồ ghề (phải) sang bề mặt nhẵn (trái). Bức ảnh chụp trong một thời khắc của đoạn phim ghi lại 3200 hình ảnh mỗi giây. Ở đây có ba đoạn vết tích do 3 sợi ria tạo nên, mỗi sợi ria chuyển động trong một phần nghìn giây. Mỗi đoạn vết tích liên tiếp và quãng ngắt tương ứng với những đợt rung động nhanh và chậm, trong quãng thời gian xấp xỉ 175 phần nghìn giây tiếp xúc với bề mặt. Điểm kết thúc của mỗi đợt rung để lại vết tích thấp và gần với mặt cũng như mõm chuột hơn do thình lình bắt gặp thay đổi kết cấu bề mặt từ xù xì sang nhẵn. Ảnh / Jason Ritt, Viện nghiên cứu não bộ McGovern (MIT).

Nam Hy Hoàng Phong (chuyển ngữ)
Bài gốc: MIT researchers catch rats' twitchy whiskers in action
Tác giả: Cathryn M. Delude, Viện nghiên cứu não bộ McGovern
Nguồn tin: MIT News. Bài đưa lên mạng ngày 27/01/2008
Url: http://web.mit.edu/newsoffice/2008/whiskers-0227.html

  Trở về Trang Chính