Xung tiếng ồn hồng 50 mili giây có thể tăng sóng dịch não tủy khi ngủ

Khi ngủ, não không hoàn toàn ngừng hoạt động. Trong những giai đoạn ngủ không chuyển động mắt nhanh (NREM), hoạt động điện của não xuất hiện các sóng chậm đi kèm với những đợt chuyển động của dịch não tủy. Chất dịch trong suốt này bao quanh não và tủy sống, giúp bảo vệ hệ thần kinh, vận chuyển một số chất và tham gia đưa các sản phẩm chuyển hóa ra khỏi mô não.

Một nghiên cứu do các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) dẫn đầu vừa cho thấy những xung âm thanh rất ngắn có thể làm tăng biên độ của các sóng dịch não tủy ở người đang ngủ — nhưng chỉ khi âm thanh được phát đúng thời điểm trong chu kỳ sóng não. Phát hiện mở ra một hướng nghiên cứu mới về giấc ngủ, song chưa chứng minh rằng cách kích thích này cải thiện trí nhớ hay ngăn ngừa bệnh Alzheimer.

Não có một cơ chế vận chuyển chất thải khi ngủ

Trong quá trình hoạt động hằng ngày, tế bào thần kinh tạo ra các sản phẩm chuyển hóa, bao gồm lactate và những phân tử protein đã qua sử dụng. Dịch não tủy lưu thông quanh não và có liên quan đến quá trình vận chuyển một số chất thải ra khỏi mô thần kinh. Các nhà khoa học đang nghiên cứu cách hoạt động này thay đổi theo trạng thái ngủ – thức và vai trò của nó đối với sức khỏe não bộ.

Cơ chế thường được nhắc đến trong các nghiên cứu này là hệ glymphatic. Tuy nhiên, việc mô tả nó như một hệ thống “rửa sạch mọi độc tố” là quá đơn giản: quá trình trao đổi dịch và loại bỏ chất thải trong não rất phức tạp, và mức độ đóng góp của từng cơ chế ở người vẫn đang được nghiên cứu.

Điểm mới của nghiên cứu MIT không phải là phát hiện ra rằng âm thanh thông thường có thể “làm sạch não”, mà là cho thấy những xung âm thanh được căn thời điểm chính xác có thể tăng biên độ sóng dịch não tủy trong một thí nghiệm có kiểm soát.

Âm thanh chỉ kéo dài 50 mili giây

Nhóm nghiên cứu sử dụng “tiếng ồn hồng” (pink noise), một dạng âm thanh chứa nhiều tần số nhưng có năng lượng tương đối mạnh hơn ở các tần số thấp so với tần số cao. Âm thanh này có thể gợi liên tưởng đến tiếng mưa đều hoặc tiếng thác nước ở xa.

Mỗi kích thích chỉ kéo dài 50 mili giây — một khoảng thời gian rất ngắn. Điều quan trọng nhất không phải chỉ là âm thanh nghe như thế nào, mà là nó được phát vào thời điểm nào. Các nhà nghiên cứu căn xung âm thanh vào gần đỉnh của những sóng não chậm trong lúc ngủ. Khi kích thích trùng pha phù hợp, biên độ sóng điện chậm tăng lên và các sóng dịch não tủy tiếp theo cũng lớn hơn.

Thí nghiệm phải dự đoán sóng não theo thời gian thực

Để làm được điều đó, nhóm nghiên cứu theo dõi người tham gia bằng điện não đồ (EEG) đồng thời dùng chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI) để quan sát dòng dịch não tủy. Hai phương pháp này khó kết hợp vì từ trường và tín hiệu của máy MRI có thể gây nhiễu phép đo EEG.

Nhóm nghiên cứu phát triển quy trình xử lý để loại bỏ nhiễu từ MRI khỏi tín hiệu EEG rất nhanh, sau đó sử dụng thuật toán dự đoán thời điểm đỉnh tiếp theo của sóng chậm. Nhờ vậy, hệ thống có thể phát xung âm thanh đúng lúc thay vì phát liên tục hoặc phát theo một lịch cố định.

Nghiên cứu thử nghiệm trên 14 người trưởng thành khỏe mạnh trong các phiên ngủ trưa bên trong máy quét. Kết quả cho thấy các xung âm thanh được căn đúng pha làm tăng biên độ sóng não chậm và sóng dịch não tủy. Dữ liệu fMRI cũng cho thấy sự co và giãn của mạch máu đồng bộ với sóng chậm, có thể góp phần thúc đẩy chuyển động của dịch.

Vì sao không nên chỉ bật tiếng mưa suốt đêm?

Kết quả không có nghĩa là mở một bản ghi tiếng mưa, tiếng quạt hay tiếng ồn hồng suốt đêm sẽ tạo ra hiệu ứng tương tự. Trong thí nghiệm, âm thanh được phát theo cơ chế vòng kín: hệ thống đo hoạt động não, dự đoán thời điểm sóng chậm đạt đỉnh rồi mới phát xung ngắn.

Nếu âm thanh đến sai pha, hiệu ứng lên sóng dịch não tủy không giống với khi được căn đúng thời điểm. Vì vậy, một bản âm thanh phát liên tục không tái tạo được quy trình mà nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm. Âm thanh nền có thể giúp một số người thư giãn hoặc che lấp tiếng ồn môi trường, nhưng đó là mục đích khác và không nên nhầm với phương pháp kích thích được nghiên cứu.

Phát hiện có thể giúp điều trị Alzheimer không?

Hiện chưa thể kết luận như vậy. Một số bệnh thoái hóa thần kinh, trong đó có Alzheimer, có liên quan đến sự tích tụ các protein như amyloid beta và tau. Do đó, việc tìm hiểu cách tăng cường vận chuyển dịch và loại bỏ chất thải trong não là hướng nghiên cứu đáng quan tâm.

Tuy nhiên, thí nghiệm hiện tại đo sự thay đổi của sóng dịch não tủy ở những người khỏe mạnh; nó không kiểm tra xem người tham gia có ghi nhớ tốt hơn, cải thiện chức năng nhận thức hay giảm nguy cơ mắc bệnh hay không. Những lợi ích đó vẫn là câu hỏi cho các nghiên cứu tiếp theo, không phải kết quả đã được chứng minh.

Những giới hạn cần nhớ

• Nghiên cứu có 14 người trưởng thành khỏe mạnh, quy mô còn nhỏ.
• Thí nghiệm diễn ra trong môi trường máy quét và các phiên ngủ trưa, không phải theo dõi dài hạn tại nhà.
• Kết quả trực tiếp là tăng biên độ sóng dịch não tủy khi âm thanh được căn đúng pha.
• Chưa chứng minh hiệu quả cải thiện trí nhớ, điều trị mất ngủ hay ngăn ngừa Alzheimer.
• Âm thanh phát liên tục không tương đương với kích thích âm thanh theo thời gian thực trong nghiên cứu.

Một bước tiến về cách điều chỉnh hoạt động não khi ngủ

Nghiên cứu của MIT cho thấy hoạt động điện của não và chuyển động dịch não tủy có thể được tác động bằng kích thích âm thanh rất ngắn, nếu kích thích được đồng bộ chính xác với nhịp sinh học đang diễn ra. Đây là một minh chứng về khả năng điều chỉnh một quá trình sinh lý khi ngủ, chứ chưa phải thiết bị chăm sóc sức khỏe đã sẵn sàng sử dụng rộng rãi.

Bước tiếp theo là xác định liệu việc tăng cường sóng dịch não tủy có tạo ra lợi ích thực tế nào cho chất lượng giấc ngủ, trí nhớ hoặc người mắc bệnh thần kinh hay không. Cho đến khi có thêm dữ liệu, điều hợp lý nhất vẫn là xem tiếng ồn hồng được căn thời điểm như một hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn — không phải mẹo tự điều trị có thể thay thế giấc ngủ tốt hoặc chăm sóc y tế.