Tại sao chúng ta lại ngủ? - Từ góc nhìn khoa học thần kinh

 Tại sao chúng ta lại ngủ?

 Ai cũng biết, ta ngủ vì buồn ngủ, ta ngủ vì mệt, ta ngủ để lấy lại năng lượng sau một ngày làm việc mệt nhọc. Nhưng những điều này chỉ là điều ta muốn, chứ giấc ngủ không được lập trình để đáp lại những mong muốn đó. Sự sống tạo ra giấc ngủ vì một lý do duy nhất, đó là giúp cơ thể thải độc.

Bạn có để ý rằng sau khi ngủ dậy, thường chúng ta sẽ đi gửi tình yêu vào đất. Đó là vì giấc ngủ đã giúp cơ thể lọc các chất thải, chất độc, chất không phù hợp ra ngoài, và thứ mà ta gửi vào đất, chính là những thứ mà cơ thể lọc được. Nhưng cụ thể thì cơ thể chúng ta làm những công việc này như thế nào?

Xét một cách đơn giản, khi ta ngủ, các cơ quan nội tạng sẽ hấp thụ các dưỡng chất cần thiết cho cơ thế, còn những chất không cần thiết sẽ được thải qua ruột già và ống tiết niệu. Nhưng tại sao cơ thể không làm những việc này vào lúc chúng ta thức, mà tập trung thải độc lúc chúng ta có giấc ngủ sâu? Như vậy ta phải xem sự ngủ sâu có gì khác biệt so với lúc chúng ta tỉnh.

 Synapse giữa hai neuron 

Khi quan sát sóng não của các giai đoạn trong giấc ngủ, người ta phát hiện ra giai đoạn Deep Non Rem sleep (ngủ sâu không nháy mắt), sóng não của chúng ta có cường độ mạnh hơn rất nhiều, và đặc biệt, sóng ở giai đoạn này thuần hơn, sạch hơn (purer wave) so với các giai đoạn khác. Một sóng hay một âm thanh chúng ta nghe thấy thường là một tập hợp của rất nhiều sóng đơn với các tần số khác nhau. Trong lập trình, ta có thể dùng phương pháp Fourier Transform để tách một đoạn sóng ra tất cả các tần số thành phần trong đó. Một sóng có càng ít các tần số thành phần thì sóng đó càng thuần, càng sạch, và ta có thể dễ dàng nhìn thấy hình dáng sóng, độ dốc (pha) của sóng. 

Những đoạn sóng theta nhỏ ở giai đoạn đầu của giấc ngủ NREM giúp chúng ta ghi nhớ thông tin rất tốt. Sóng theta được tìm thấy khi chúng ta sáng tạo, tìm tòi, học cái mới. Vì thế nếu chúng ta nghe ngoại ngữ khi đang đi vào giấc ngủ giúp chúng ta dễ dàng học nghe nói của ngôn ngữ đó hơn. Sleep spindle được kết hợp với các thông tin xử lý ban ngày, giúp củng cố trí nhớ. 

Do vậy, ta có thể khẳng định rằng, ở giai đoạn Deep NRem sleep, cơ thể chúng ta không có nhiều sóng nhiễu, mà được đồng bộ rất tốt, và vì cơ thể đồng bộ tốt, nên tạo ra sự cộng hưởng cả cơ thể, khiến cường độ sóng tăng mạnh so với các giai đoạn khác. Sự đồng bộ gây ra cộng hưởng đã được phát hiện từ lâu trong lịch sử, tiêu biểu là trường hợp quân đội diễu hành đi qua cây cầu Broughton ở Anh vào năm 1883 và sự cộng hưởng khi bước đều đã làm sập cây cầu. Nếu cũng với cùng số binh lính đó đi qua cầu nhưng họ không bước đều, thì cộng hưởng sẽ không xảy ra và cầu sẽ không bị sập. Khi các dao động xảy ra cùng lúc, với cùng tốc độ, cùng nhịp điệu, cường độ của các dao động đó sẽ được khuếch đại lên gấp rất nhiều lần, đó chính là sự cộng hưởng.

Trên thực tế, sự đồng bộ và cộng hưởng là cơ chế hoạt động sâu xa, cơ bản nhất của hệ thần kinh ở mức độ vật lý. Khi một thông tin muốn truyền đi trong vòng thần kinh, cần có thế hoạt động (action potential) được truyền từ neuron này sang neuron khác qua các synapse (khớp thần kinh). Tuy nhiên, phải cần ít nhất 14 synapse đồng thời cùng lúc hoạt động thì thế hoạt động đó mới truyền qua các neuron được. Ít hơn 14 synapse cũng không được, mà nhiều hơn nhưng không hoạt động đồng thời cũng không được. Action potential hoạt động theo kiểu all or none - tất cả hoặc không là gì cả. Nghĩa là khi đạt ngưỡng thì nó sẽ vọt lên gấp rất nhiều lần so với tổng hiệu điện thế của 14 cái synapse, không đạt ngưỡng thì thôi, mãi mãi không truyền qua được. 

Thế hoạt động (action potential) - đoạn tăng vọt lên từ ngưỡng (threshold)

Đó là ở cấp độ tế bào, còn với cấp độ khu vực cục bộ, cũng cần có các nhóm tế bào đồng thời nhịp nhàng truyền thế hoạt động từ upstream xuống downstream thì thông tin mới được xử lý trơn tru. Khi bạn mới ngồi vào bàn học hay làm việc, thường chúng ta có độ tập trung khá tốt, nhưng khi ta ngồi lâu, dao động của các nhóm tế bào thần kinh bắt đầu lệch pha nhau (phase lag - do nhiều thông tin từ 5 giác quan và đi vào não gây nhiễu, hoặc do nghĩ linh tinh), không còn được đồng bộ như lúc ta mới ngồi học, vì vậy ta mất đi sự tập trung và xử lý thông tin kém. Nếu ta chuyển sang làm một việc khác để thư giãn như đi tắm, đi ngủ, đi bộ, nghe nhạc nhẹ, và quay lại học tiếp, thì sẽ có một hiện tượng xảy ra gọi là khởi động lại pha (phase reset), giúp dao động của các nhóm tế bào thần kinh được đồng bộ trở lại. Đó là lý do tại sao khi đầu óc ta trở nên mất tập trung, ta đi tắm hay làm một việc khác thì lại nảy ra ý tưởng mà trước đó ta thắc mắc. 

Như vậy, sự đồng bộ và cộng hưởng vô cùng quan trọng cho  hoạt động của cơ thể, không chỉ với sự xử lý thông tin ở não bộ mà còn với sức khoẻ. Vậy làm sao mà giấc ngủ có được sự đồng bộ và cộng hưởng đó? Bởi vì khi chúng ta ngủ, 5 giác quan của ta được phong bế lại. Não bộ không còn phải xử lý thông tin của 5 giác quan, cũng không cần xử lý thông tin tư duy, ngôn ngữ, tưởng tượng. Đây là thời gian mà các dao động trong cơ thể thuần khiết nhất, dễ dàng đồng bộ nhất. Sự thanh lọc cơ thể bằng đồng bộ được thực hiện trong suốt quá trình ngủ sâu. Nó hoạt động như một cái rây hay cái sàng lọc. Khi ta rung lắc đều tay, nhịp nhàng, những chất có dao động không phù hợp với dao động chung của cơ thể sẽ bị đẩy ra ngoài. (Trên thực tế, tất cả các hạt trong cơ thể chúng ta đều có tính sóng, và sự đồng bộ của cơ thể xét về sâu xa nhất không phải do tế bào, mà là do các hạt vi mô). Ở khâu cuối cùng của giai đoạn ngủ sâu, khi sàng lọc đã hoàn tất, không còn tạp chất, không còn sóng nhiễu, cơ thể được cộng hưởng nên có cường độ cao và sóng thuần khiết. Sau đó chúng ta bước vào giai đoạn REM sleep, là khi chúng ta bắt đầu mơ. Khi ta mơ, não bộ lại phải xử lý thông tin, vì vậy sóng não lại quay trở lại nhiễu loạn và cường độ thấp. 

Câu hỏi đặt ra là, cái gì làm cho tất cả các tế bào trong não bộ và cơ thể được kéo về cùng pha dao động nhịp nhàng với nhau. Trong thần kinh học, có một khái niệm gọi là entrainment, nghĩa là dùng một sóng nguồn để kéo các sóng khác về cùng nhịp điệu. Thứ duy nhất trong giấc ngủ của chúng ta dao động nhịp nhàng, đó là hơi thở và nhịp tim. Nhờ có hơi thở và nhịp tim, ta mới có thể điều tiết được hoạt động của não bộ và toàn cơ thể. Như vậy khi ngủ ta không nên nằm ngủ bên trái, gây áp lực cho tim và cho hơi thở, mà nên nằm ngủ bên phải. Mặc dù có ý kiến cho rằng nằm ngủ bên trái giúp tiêu hoá nốt phần còn lại trong bao tử, nhưng việc thanh lọc là việc của toàn cơ thể, chứ không chỉ mỗi bao tử. Chúng ta cần ưu tiên hệ tuần hoàn và hô hấp hơn là mỗi hệ tiêu hoá. 

Sau giai đoạn phase reset là giai đoạn khoá pha phase lọcking. Đây là giai đoạn đồng bộ. Ai tập trung tốt thì pha khoá được lâu, còn không thì loạn lên như ở phía đầu. Mà loạn như thế thì thế hoạt động không truyền đi được. Muốn khoá pha lại thì nghỉ ngơi giải trí, hoặc tập trung hơi thở là được

Thường sau khi ăn xong, chúng ta sẽ thấy buồn ngủ. Đó là do cơ thể nhận diện được có chất ngoại lai đi vào cơ thể, nên nó phải ngủ để phân loại và sàng lọc. Để thanh lọc cơ thể trong giấc ngủ, chúng ta cần một tâm trí tĩnh lặng, và cần hơi thở và nhịp tim khoẻ mạnh. Nếu thanh lọc xảy ra thuận lợi, sau khi ngủ dậy, ta sẽ đi nặng (thải đất), đi nhẹ (thải nước), thoát nhiệt (thải lửa) và xì hơi (thải gió). Sau khi ngủ dậy, ta nên tắm rửa sạch sẽ để hỗ trợ nốt sự thoát nhiệt, giúp cơ thể được đồng bộ và cộng hưởng tốt, giúp ta có một ngày học tập và làm việc hiệu quả. Khi ta học tập hay làm việc, nếu bị mất tập trung, hãy quay lại hơi thở và quan sát hơi thở. Thở ra biết thở ra, thở vào biết thở vào, như vậy, tâm trí bạn sẽ được khởi động lại pha, giúp bạn xử lý thông tin tốt hơn. 

P/s: Trên thực tế, thiền định (samantha) là phương pháp có cơ chế giống hệt giấc ngủ. Người ngồi thiền sẽ nhiếp tâm vào hơi thở để đưa dao động của toàn cơ thể về đồng bộ với nhau, bên cạnh đó, phương pháp thiền quán (vipassana), quan sát sự sinh khởi của các ý niệm trong tâm trí cũng làm xoá đi các ý niệm đó, đưa tâm trí trở lại sự tĩnh lặng. Kết hợp hai phương pháp thiền này, cơ thể chúng ta được thanh lọc, đồng bộ, cộng hưởng rất tốt. Cả hai phương pháp này đều không cần chỉ được thực hiện khi ngồi, mà ta có thể thực hiện khi đứng, đi, nằm, đều được. Nếu có cơ hội các bạn có thể thử, sẽ phát hiện ra nhiều thứ thú vị về bản chất cuộc sống.

P/s: Phần lớn những nội dung trong bài đều là thông tin mình trao đổi với giáo sư hướng dẫn nghiên cứu sinh thần kinh học của mình. Các thông tin này trong giới thần kinh đều coi là hiển nhiên, không có gì cao siêu cả. Chỉ là người ta chưa liên hệ lại với nhau mà hiểu chúng một cách rời rạc. Đây là sự tổng hợp của quá trình làm nghiên cứu sinh thần kinh học của mình. Kinh nghiệm thực hành thiền giúp mình ngộ ra nhiều điều. Suốt những năm làm nghiên cứu, mình và thầy đều có những câu hỏi, những thắc mắc mà cả hai đều chắc chắn là không thể dùng khoa học để trả lời được. Thầy mình nói bao giờ tìm được câu trả lời nhớ nói với thầy, dù nó dựa trên tâm linh. Thầy mình theo đạo Tin Lành (Christant) còn mình theo Phật Giáo. Khi những người làm khoa học đã không còn quá cố chấp với sự tách bạch khoa học và cái mà mọi người cho là không phải khoa học. Chúng ta cũng đừng nên cố chấp quá làm mất đi cơ hội tìm tòi.