Một bước tiến gây chú ý trong lĩnh vực khoa học thần kinh vừa được công bố khi các nhà nghiên cứu tại Đại học Erlangen-Nuremberg (Đức) lần đầu tiên chứng minh rằng hoạt động của não chuột có thể được khôi phục sau khi trải qua trạng thái “đóng băng sâu” tương tự như ngủ đông trong khoa học viễn tưởng. Nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences đã mở ra một hướng tiếp cận hoàn toàn mới đối với việc bảo tồn và phục hồi mô thần kinh.
Từ lâu, ý tưởng về “cryosleep” hay ngủ đông trong trạng thái đóng băng sâu đã trở thành biểu tượng quen thuộc trong các tác phẩm viễn tưởng, nơi con người có thể ngủ yên hàng năm trời để thực hiện những chuyến du hành vũ trụ kéo dài. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất luôn nằm ở việc bảo toàn cấu trúc sinh học trước những tổn thương nghiêm trọng do quá trình đóng băng gây ra.
Trong nghiên cứu lần này, thay vì áp dụng phương pháp đông lạnh truyền thống, nhóm khoa học đã sử dụng kỹ thuật “thủy tinh hóa” nhằm tránh sự hình thành của các tinh thể băng. Đây được xem là yếu tố then chốt bởi các tinh thể này có khả năng phá hủy màng tế bào và làm tổn hại cấu trúc mô không thể phục hồi. Bằng cách làm lạnh cực nhanh, các phân tử trong mô não bị “khóa” trong trạng thái giống thủy tinh, giúp duy trì nguyên vẹn cấu trúc vật lý.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm trên các lát não chuột có độ dày 350 micromet. Các mẫu này được xử lý bằng dung dịch bảo quản chuyên dụng trước khi được làm lạnh xuống nhiệt độ -320 độ F bằng nitơ lỏng. Sau khoảng thời gian bảo quản từ 10 phút đến 7 ngày, các mẫu được rã đông và kiểm tra chi tiết.
Kết quả cho thấy màng tế bào thần kinh và các khớp thần kinh vẫn giữ được cấu trúc nguyên vẹn. Đặc biệt, hiện tượng tăng cường dài hạn tại vùng hồi hải mã, vốn được xem là nền tảng tế bào của học tập và trí nhớ, vẫn được bảo tồn. Điều này đồng nghĩa với việc các cơ chế sinh học cốt lõi liên quan đến trí nhớ không bị phá hủy trong quá trình đóng băng.
Không chỉ dừng lại ở cấu trúc, các tế bào thần kinh còn thể hiện khả năng phản ứng với kích thích điện sau khi rã đông. Dù có những sai lệch nhất định, hoạt động này vẫn được đánh giá là gần với trạng thái bình thường, củng cố thêm giả thuyết rằng chức năng của não có thể được phục hồi nếu cấu trúc vật lý được bảo toàn.
Chia sẻ với tạp chí Nature, nhà thần kinh học Alexander German, tác giả chính của nghiên cứu, đặt ra câu hỏi cốt lõi: nếu chức năng của não là hệ quả trực tiếp từ cấu trúc vật lý của nó, thì liệu việc khôi phục cấu trúc có đồng nghĩa với việc khôi phục chức năng? Kết quả thí nghiệm bước đầu cho thấy câu trả lời có thể là có.
Phát hiện này không chỉ mang ý nghĩa lý thuyết mà còn mở ra hàng loạt ứng dụng tiềm năng trong y học. Một trong những hướng đi quan trọng là bảo vệ não bộ sau chấn thương nghiêm trọng, khi việc “đóng băng tạm thời” có thể giúp giảm thiểu tổn thương trước khi tiến hành điều trị. Ngoài ra, kỹ thuật này cũng có thể được áp dụng trong việc bảo quản nội tạng hiến tặng, kéo dài thời gian lưu trữ và tăng cơ hội cứu sống bệnh nhân.
Xa hơn, các nhà khoa học cho rằng nghiên cứu này có thể đặt nền móng cho việc bảo quản toàn bộ cơ thể động vật có vú trong tương lai. Tuy nhiên, họ cũng nhấn mạnh rằng con đường từ phòng thí nghiệm đến ứng dụng thực tế vẫn còn rất dài.
Một trong những thách thức lớn nhất là phát triển các dung dịch thủy tinh hóa hiệu quả hơn nhằm giảm thiểu độc tính và áp lực thẩm thấu lên tế bào. Đồng thời, công nghệ làm lạnh và rã đông cũng cần được cải tiến để đảm bảo tính đồng nhất, đặc biệt khi áp dụng cho các cơ quan lớn hoặc toàn bộ cơ thể.
Dù vậy, nhóm nghiên cứu đã bước đầu ghi nhận tín hiệu tích cực khi thử nghiệm trên mô não người, cho thấy khả năng tồn tại sau quá trình bảo quản. Đây được xem là tiền đề quan trọng để tiếp tục mở rộng nghiên cứu trong tương lai.
Ở thời điểm hiện tại, giấc mơ ngủ đông để du hành giữa các vì sao vẫn còn nằm ngoài tầm với. Tuy nhiên, những kết quả đạt được từ thí nghiệm này cho thấy khoa học đang từng bước tiến gần hơn đến việc biến điều từng được coi là không tưởng thành hiện thực.
Đức Khương
