Tính dẻo vỏ não và Học tập cảm nhận: Liệu não bộ có thể bù đắp tổn thương thần kinh thị giác?

Giới thiệu

Bệnh tăng nhãn áp và các bệnh thần kinh thị giác khác dần dần phá hủy các tế bào thần kinh của mắt, gây ra mất thị trường. Mặc dù bệnh nhân thường không nhận thấy các điểm mù mở rộng chậm, các nhà nghiên cứu tự hỏi liệu não bộ có thể thích nghi và sử dụng phần thị lực còn lại hay không. Nói cách khác, liệu tính dẻo vỏ não (khả năng tự tái tổ chức của não bộ) và học tập cảm nhận có thể giúp bù đắp sau tổn thương thần kinh thị giác? Câu hỏi này đang được tích cực nghiên cứu. Chụp ảnh não cho thấy bệnh tăng nhãn áp không chỉ giết chết các tế bào hạch võng mạc mà còn dẫn đến những thay đổi dọc theo đường dẫn truyền thị giác (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng khi tổn thương do bệnh tăng nhãn áp trở nên tồi tệ hơn, hoạt động trong vỏ não thị giác (vùng não điều khiển thị giác) suy giảm ở các vùng thị trường tương ứng (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tuy nhiên, bản đồ thị giác tổng thể trong não bộ thường vẫn nguyên vẹn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Điều thú vị là, nhiều bệnh nhân tăng nhãn áp ít nhận thức được về các điểm mù của họ. Sự lấp đầy cảm nhận này – nơi não bộ “lấp đầy” thông tin ngoại vi bị thiếu – được cho là phản ánh sự bù đắp thần kinh. Ví dụ, một nghiên cứu chụp ảnh não lưu ý rằng bệnh nhân tăng nhãn áp (ngay cả với mất thị trường nghiêm trọng) không cảm thấy mất thị lực sớm vì não bộ của họ đã che giấu hoặc “lấp đầy” hiệu quả các vùng bị khiếm khuyết (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Những phát hiện này cho thấy vỏ não thị giác trưởng thành vẫn giữ được một phần tính dẻo, ngay cả sau bệnh lý mắt lâu dài (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Tái tổ chức vỏ não trong bệnh tăng nhãn áp

Bệnh tăng nhãn áp phá hủy các tế bào hạch võng mạc và các sợi trục của chúng trong thần kinh thị giác. Các nghiên cứu trên tử thi và động vật cho thấy bệnh tăng nhãn áp cũng gây ra tổn thương “ngược dòng”: sự mỏng đi của nhân gối bên (một trạm tiếp sức trong não) và thậm chí mất neuron trong vỏ não thị giác sơ cấp (V1) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Các nghiên cứu fMRI in vivo về bệnh tăng nhãn áp ở người ủng hộ điều này: cường độ hoạt động của V1 tương quan với sự mất nhạy cảm thị trường (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Một nghiên cứu hàng đầu đã chứng minh rằng các vùng V1 tương ứng với các phần mù của thị trường có tín hiệu oxy máu thấp hơn, tương ứng chặt chẽ với sự mất nhạy cảm của mắt (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tóm lại, tổn thương mắt được phản ánh trong phản ứng vỏ não yếu hơn ở những nơi mất tín hiệu thần kinh.

Mặt khác, bố cục của vỏ não thị giác trong bệnh tăng nhãn áp thường trông bình thường. Một nghiên cứu fMRI gần đây đã phát hiện ra rằng tổ chức retinotopic quy mô lớn (phần nào của não tương ứng với phần nào của thị giác) phần lớn được bảo tồn ở bệnh nhân tăng nhãn áp (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ngay cả với mất thị trường ngoại vi, bản đồ thô từ thị giác trung tâm đến vùng xa vẫn giữ đúng thứ tự (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Điều thay đổi là các đặc tính cục bộ nhỏ: trường thu nhận ở các vùng thị giác sớm có xu hướng dịch chuyển và đôi khi mở rộng về phía các vùng nguyên vẹn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nói cách khác, các neuron liền kề một điểm mù đôi khi bắt đầu phản ứng với các vùng nhìn thấy gần đó. Những thay đổi tinh tế này cho thấy có một tính dẻo cục bộ trong vỏ não thị giác trưởng thành (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Điều quan trọng là mức độ của những thay đổi pRF (trường thu nhận của quần thể neuron) này tương quan với mức độ nghiêm trọng của bệnh (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), ngụ ý rằng bệnh tăng nhãn áp tiến triển hơn sẽ kích hoạt sự thích nghi vỏ não nhiều hơn.

Tóm lại, các nghiên cứu hình ảnh về bệnh tăng nhãn áp cho thấy não thị giác thực sự thay đổi khi mắt bị tổn thương: hoạt động vỏ não giảm ở các vùng thị trường bị mất, và sự tái lập bản đồ nhỏ xảy ra gần các điểm mù (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Sự tái tổ chức này có thể giúp giải thích tại sao nhiều bệnh nhân không nhận thức được sự mất thị trường sớm – não bộ “lấp đầy” thông tin và che giấu khiếm khuyết (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tuy nhiên, những thay đổi này còn hạn chế. Hầu hết các nghiên cứu đều thấy rằng V1 trưởng thành không thay đổi đáng kể bản đồ của nó: tổ chức tổng thể vẫn được duy trì và các neuron không đột ngột phục hồi tín hiệu đầu vào đã mất.

Học tập cảm nhận và Luyện tập thị giác

Học tập cảm nhận đề cập đến việc luyện tập có hệ thống các nhiệm vụ thị giác có thể cải thiện khả năng cảm nhận. Trong y học, các chương trình luyện tập thị giác chuyên biệt đang được phát triển để giúp bệnh nhân có khuyết tật thị trường (do bệnh tăng nhãn áp, đột quỵ hoặc bệnh hoàng điểm) tận dụng tối đa thị lực còn lại của họ. Các chương trình này thường sử dụng các bài tập trên máy tính hoặc thực tế ảo, trong đó bệnh nhân lặp đi lặp lại phân biệt các mẫu trong hoặc gần các vùng mù của họ. Ý tưởng là để củng cố bất kỳ tín hiệu yếu nào và huấn luyện lại não bộ để phát hiện chúng tốt hơn.

Một số nền tảng đào tạo đã được thử nghiệm. Ví dụ, một hệ thống thương mại (NovaVision’s “Vision Restoration Therapy”) yêu cầu người dùng thực hiện hàng giờ bài tập thị giác mỗi ngày, nhắm vào các rìa của thị trường mù của họ. Các phương pháp khác sử dụng các mẫu tương phản, Gabor patches hoặc các kích thích chuyển động trong tai nghe thực tế ảo. Thậm chí còn có các thiết bị phản hồi sinh học chuyển đổi tín hiệu não bộ (như VEPs) thành âm thanh, để bệnh nhân có thể “điều chỉnh” phản ứng não bộ của mình theo thời gian thực (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Bằng chứng từ các thử nghiệm lâm sàng

Mặc dù có sự phấn khích, các thử nghiệm nghiêm ngặt đã cho kết quả trái chiều. Các báo cáo ban đầu đầy nhiệt tình về những cải thiện lớn về thị trường đã gây ra nhiều chỉ trích. Một đánh giá nổi bật lưu ý rằng những người tiên phong trong đào tạo bằng máy tính đã báo cáo những cải thiện đáng kể (một số bệnh nhân tăng hàng chục độ thị trường). Tuy nhiên, khi các thử nghiệm độc lập, có kiểm soát được thực hiện, những cải thiện đó đã biến mất (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Trong một phân tích, đo thị trường sau tập luyện với việc định thị cẩn thận cho thấy không có cải thiện đáng kể về thị trường mặc dù bệnh nhân có cảm giác chủ quan về thị lực tốt hơn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Về bản chất, các nghiên cứu ban đầu thường sử dụng cùng một phần mềm để đào tạo và kiểm tra kết quả, điều này có thể ước tính quá cao lợi ích (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Các nhà phê bình chỉ ra rằng các cử động mắt tinh tế trong quá trình đào tạo có thể bắt chước sự mở rộng thị trường: bệnh nhân học cách thực hiện các cử động mắt nhỏ vào phía mù, do đó các kích thích thị giác được nhìn thấy mặc dù điểm mù thực sự không thu hẹp (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Các thử nghiệm ngẫu nhiên gần đây hơn đã áp dụng các biện pháp kiểm soát chặt chẽ hơn. Một thử nghiệm đa trung tâm năm 2021 về bán manh do đột quỵ đã sử dụng 6 tháng đào tạo tại nhà. Bệnh nhân thực hiện các nhiệm vụ phân biệt chuyển động trong thị trường của họ. Nhóm được điều trị thấy những cải thiện rất nhỏ (~0,6–0,8 dB trong độ nhạy thị trường), không đáng kể so với những thay đổi của nhóm kiểm soát (www.sciencedirect.com) (www.sciencedirect.com). Điều này cho thấy việc đào tạo thường xuyên trong thị trường mù không tốt hơn việc kiểm soát (đào tạo trong thị trường nhìn thấy) trong việc mở rộng khuyết tật.

Tuy nhiên, không phải tất cả các nghiên cứu đều tiêu cực. Một thử nghiệm mới (tháng 5 năm 2025) sử dụng chương trình phân biệt thị giác thực tế ảo cá nhân hóa đã cho thấy những lợi ích rõ ràng. Bệnh nhân đột quỵ sử dụng tai nghe VR trong 12 tuần có số vùng nhạy cảm được cải thiện đáng kể hơn (từ ≥6 dB) so với nhóm kiểm soát không đào tạo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Theo đo thị trường tiêu chuẩn, bệnh nhân được đào tạo cải thiện khoảng ~0,7–1,2 dB trong thị trường bị ảnh hưởng, trong khi nhóm kiểm soát hầu như không có thay đổi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Những cải thiện này đã chuyển thành điểm thị trường tốt hơn về mặt thống kê và lâm sàng. Điều này cho thấy việc đào tạo chuyên sâu, phù hợp thực sự có thể tăng cường độ nhạy thị giác trong tình trạng mất thị trường mãn tính.

Các công trình khác sử dụng phản hồi sinh học audio-VEP (đã đề cập ở trên) cũng tìm thấy những kết quả đáng khích lệ nhưng sơ bộ. Trong một thử nghiệm thí điểm không kiểm soát, một khóa học ngắn hạn phản hồi thính giác được hướng dẫn bằng VEP đã cải thiện thị lực và tăng gần gấp ba biên độ tín hiệu VEP (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Mặc dù bằng chứng vẫn còn khan hiếm, những nghiên cứu này gợi ý rằng việc đào tạo được thiết kế cẩn thận có thể thúc đẩy những cải thiện vỏ não có thể đo lường được.

Mức độ ảnh hưởng và các tranh cãi

Điều quan trọng là phải đặt ra kỳ vọng. Ngay cả khi việc đào tạo cho thấy những tác động có ý nghĩa thống kê, mức độ cải thiện thường khiêm tốn. Những thay đổi dưới 1 dB trong ngưỡng thị giác (tính theo decibel tương phản) là điển hình (www.sciencedirect.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Để dễ hình dung, việc tăng 1 dB trong thị trường Humphrey khó có thể nhận thấy, và sự thay đổi giữa các lần kiểm tra lại có thể tương tự. Ngoài ra, nhiều thử nghiệm chỉ báo cáo những cải thiện ngắn hạn ngay sau khi đào tạo. Rất ít nghiên cứu có theo dõi dài hạn, vì vậy chúng ta không biết những hiệu ứng này kéo dài bao lâu. Bệnh nhân thường phải tiếp tục các bài tập vô thời hạn để duy trì bất kỳ lợi ích nào.

Các tranh cãi tập trung vào việc liệu những cải thiện được đo lường có phản ánh sự phục hồi thần kinh thực sự hay các yếu tố khác. Các nhà phê bình cảnh báo rằng một số cải thiện có thể là do độ ổn định định thị tốt hơn hoặc hiệu ứng luyện tập trên các bài kiểm tra. Như đã lưu ý, các nghiên cứu cẩn thận đã phát hiện ra rằng việc đào tạo dựa trên não bộ thường không tạo ra sự phục hồi thị trường khi vị trí mắt được kiểm soát chặt chẽ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tóm lại, trong khi học tập cảm nhận đầy hứa hẹn, bằng chứng vẫn còn trái chiều. Một số thử nghiệm chất lượng cao cho thấy những lợi ích nhỏ nhưng có thật (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), nhưng những thử nghiệm khác không tìm thấy phản hồi nào đối với việc đào tạo giả dược (www.sciencedirect.com).

Bù đắp vỏ não so với phục hồi võng mạc

Một sự phân biệt quan trọng là liệu việc đào tạo dẫn đến bù đắp vỏ não hay sự phục hồi thực sự của các tế bào thần kinh của mắt. Phục hồi thực sự sẽ ngụ ý rằng các tế bào hạch võng mạc hoặc sợi thần kinh thị giác bị tổn thương tái tạo hoặc kết nối lại, điều này gần như không thể về mặt sinh học. Thần kinh thị giác ở người trưởng thành hầu như không có khả năng tái tạo các neuron đã mất. Do đó, hầu hết các chuyên gia đều cho rằng bất kỳ lợi ích thị giác nào từ việc đào tạo đều là do những thay đổi ở cấp độ não bộ.

Ví dụ, chụp cắt lớp quang học (OCT) có thể đo độ dày của sợi thần kinh võng mạc và các lớp tế bào hạch. Hầu hết các nghiên cứu về đào tạo thị giác đều cho thấy không có sự gia tăng đáng kể về độ dày của các lớp này (và không có sợi trục mới), nhấn mạnh rằng tổn thương thần kinh vẫn còn. Điều thú vị là, một nghiên cứu nhỏ đã báo cáo sự dày lên nhẹ ở một phần của hoàng điểm sau khi đào tạo bằng thực tế ảo (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov), nhưng đây là trường hợp ngoại lệ và có thể do sự biến thiên của phép đo hoặc những thay đổi thoáng qua trong mô. Nói chung, an toàn hơn khi cho rằng hệ thống thị giác đang tận dụng tốt hơn các tín hiệu còn lại hơn là thực sự tái tạo mô.

Ngược lại, bù đắp vỏ não có nghĩa là não bộ điều chỉnh lại trọng số và tổ chức lại các tín hiệu đầu vào hiện có của nó. Việc đào tạo có thể tuyển dụng các mạch thần kinh được bảo tồn hoặc tăng cường độ nhạy ở các vùng xử lý cao hơn. Ví dụ, như một nghiên cứu đã quan sát, các vùng vỏ não thị giác vẫn phản ứng yếu mặc dù bị mù – cái gọi là “dự trữ thần kinh” – chính là nơi mà những cải thiện thị trường lớn nhất xảy ra sau khi đào tạo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nói cách khác, nếu não bộ đã có một số hoạt động bị vô hiệu hóa nhưng có thể phục hồi ở một điểm mù, việc đào tạo chủ yếu khuếch đại phản ứng tiềm ẩn đó. Bất kỳ sự mở rộng khiêm tốn nào của thị trường nhận thức do đó thường là do những điều chỉnh nội vỏ não này, chứ không phải do sự phục hồi võng mạc.

Theo dõi thay đổi não bộ: Dấu ấn sinh học fMRI và VEP

Vì việc phân biệt những thay đổi ở cấp độ não bộ với những thay đổi ở võng mạc là rất quan trọng, các nhà nghiên cứu sử dụng các dấu ấn sinh học khách quan. Hai công cụ chính là chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI) và điện thế gợi thị giác (VEP).

• Chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI): Đây là một kỹ thuật quét não không xâm lấn đo lường những thay đổi lưu lượng máu khi vỏ não thị giác hoạt động. Trong bệnh tăng nhãn áp và các tình trạng khác, fMRI có thể lập bản đồ “retinotopy”, tiết lộ phần nào của vỏ não phản ứng với phần nào của thị trường. Các nghiên cứu đã sử dụng fMRI để xác nhận rằng tín hiệu V1 giảm ở các điểm mù và để phát hiện sự tái lập bản đồ tinh tế (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Trong bối cảnh phục hồi chức năng, fMRI có thể cho thấy liệu việc đào tạo có kích thích hoạt động vỏ não lớn hơn hay không. Ví dụ, một nghiên cứu đã phát hiện ra rằng những bệnh nhân có cái gọi là “dự trữ thần kinh” (phản ứng vỏ não mà không có thị giác có ý thức) ở thị trường mù của họ cho thấy những cải thiện lớn nhất sau đào tạo (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Điều này ngụ ý rằng fMRI cuối cùng có thể dự đoán ai sẽ hưởng lợi từ liệu pháp: các vùng sáng lên trên fMRI ngay cả khi bệnh nhân không nhận thức được việc nhìn có thể sẵn sàng để tăng cường đào tạo.

• Điện thế gợi thị giác (VEP): VEP là các bản ghi EEG trên da đầu về phản ứng điện của não đối với các tia sáng hoặc các mẫu. Chúng đo trực tiếp cường độ và thời gian phản ứng vỏ não. Trong thực tế, một bảng caro hoặc đèn nháy được trình bày, và các điện cực thu nhận sóng P100 đặc trưng khoảng 100 ms sau kích thích. Biên độ lớn hơn hoặc độ trễ ngắn hơn thường có nghĩa là xử lý vỏ não mạnh hơn. Các nghiên cứu đào tạo đã chỉ ra rằng các số đo này có thể cải thiện. Ví dụ, một nghiên cứu thí điểm gần đây sử dụng phản hồi được hướng dẫn bằng VEP đã báo cáo rằng biên độ P100 tăng gần gấp ba sau khi đào tạo, song song với những cải thiện về thị lực (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Loại thay đổi này cho thấy mạnh mẽ sự học tập của vỏ não. Vì VEP là khách quan và định lượng, chúng đóng vai trò là một dấu ấn sinh học hữu ích: nếu việc đào tạo thị giác tăng cường biên độ VEP, điều đó cho thấy tính dẻo thần kinh thực sự trong các đường dẫn truyền thị giác.

Bằng cách kết hợp các phương pháp này với chụp ảnh mắt (OCT) và các xét nghiệm thị trường tiêu chuẩn, các bác sĩ lâm sàng có thể phân biệt sự thích nghi của vỏ não với bất kỳ bất thường nào của võng mạc. Ví dụ, nếu sau nhiều tháng đào tạo, các lớp OCT của bệnh nhân không thay đổi nhưng phản ứng VEP và fMRI của họ mạnh hơn, điều đó cho thấy tính dẻo cấp độ não bộ.

Kết luận

Tóm lại, tính dẻo vỏ não tồn tại ngay cả ở người trưởng thành bị tổn thương thần kinh thị giác, nhưng tác động của nó còn hạn chế. Chụp ảnh não cho thấy bệnh nhân tăng nhãn áp vẫn giữ được một bản đồ thị giác phần lớn ổn định, chỉ với những thay đổi cục bộ về dịch chuyển trường thu nhận và biên độ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Luyện tập cảm nhận có thể khai thác tính dẻo này: trong một số trường hợp, các bài tập được thiết kế cẩn thận đã tăng cường độ nhạy và thị lực, có thể là do tăng cường xử lý vỏ não. Tuy nhiên, kết quả thử nghiệm lâm sàng còn trái chiều. Nhiều thử nghiệm chỉ cho thấy những cải thiện rất nhỏ (thường nằm trong giới hạn sai số đo lường), và một số sự phấn khích ban đầu đã bị giảm bớt bởi các kiểm soát nghiêm ngặt (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.sciencedirect.com).

Điều quan trọng là, bất kỳ cải thiện nào được thấy với việc đào tạo không nên bị nhầm lẫn với sự phục hồi thực sự của thần kinh thị giác. Bằng chứng hiện tại cho thấy những cải thiện về thị lực đến từ việc não bộ học cách sử dụng các tín hiệu còn lại, chứ không phải từ sự phát triển trở lại của các tế bào võng mạc. Để theo dõi những thay đổi như vậy, các nhà nghiên cứu sử dụng hình ảnh thần kinh và điện sinh lý học (fMRI, VEP) cùng với các khám mắt. Những dấu ấn sinh học này có thể ghi lại sự tái tổ chức vỏ não là nền tảng cho bất kỳ lợi ích chức năng nào.

Đối với bệnh nhân, thông điệp là lạc quan thận trọng. Não bộ có thể thích nghi ở một mức độ nào đó, và các bài tập thị giác có hệ thống có thể mang lại những lợi ích nhỏ cho thị lực còn lại. Tuy nhiên, đây là những cải thiện về tín hiệu đầu vào hiện có, không phải là cách chữa trị. Hiểu và tận dụng tính dẻo vỏ não là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực. Các liệu pháp trong tương lai có thể tích hợp đào tạo có hướng dẫn hình ảnh hoặc phản hồi sinh học vòng kín để tối đa hóa khả năng thích ứng tự nhiên của não bộ, nhưng hiện tại, bất kỳ phương pháp nào như vậy nên được xem là bổ trợ cho việc chăm sóc mắt tiêu chuẩn, chứ không phải là sự thay thế.