Tại sao phát hiện ra chất dẫn truyền thần kinh lại có tên trong 100 phát hiện vĩ đại nhất?

Giống như việc giải mã các mật mã di truyền và phát minh ra bom nguyên tử, phát hiện ra nguyên lý về truyền tải các thông tin trong hệ thống đơn vị thần kinh não cũng là một trong những thành tựu khoa học quan trọng của thế kỷ XX.

Thần kinh truyền cảm giác tới đại não, não sẽ nhanh chóng truyền mệnh lệnh đến cơ bắp và các cơ quan trong cơ thể qua hệ thống thần kinh. Nhưng làm thế nào để thực hiện được quá trình này? Phát hiện của Otto Loewi về chất dẫn truyền thần kinh đã làm thay đổi cách nhìn nhận của các nhà khoa học đối với bộ não, thậm chí đối với cả loài người. Chất dẫn truyền thần kinh điều khiển ký ức, học tập, cử chỉ, ngủ, vận động và tất cả các cơ quan cảm giác trong cơ thể. Phát hiện vĩ đại này là một chìa khóa quan trọng để giúp con người nghiên cứu chức năng của não bộ và các tổ chức não bộ.

Chất dẫn truyền thần kinh được phát hiện ra như thế nào?

Năm 1888, nhà giải phẫu học người Đức, Heinrick Walder Hartz là người đầu tiên đưa ra ý kiến rằng hệ thần kinh là mạng lưới tế bào độc lập.

Ông gọi các sợi thần kinh là nơron thần kinh và kết luận rằng khoảng cách giữa đầu mút của các tế bào thần kinh tuy rất gần nhưng chúng không tiếp xúc với nhau.

Năm 1893, một nhà khoa học người Italia, Camillo Colgi đã dùng phương pháp mới quan sát các chi tiết nhỏ của tế bào nhiễm sắc dưới kính hiển vi và chứng minh được lý luận của Walder - Hartz là hoàn toàn đúng.

Tuy nhiên, phát hiện của Walder - Hartz lại gây ra tranh luận trong giới khoa học: nếu các tế bào thần kinh không tiếp xúc với nhau thì các thông tin được truyền tải như thế nào? Có một vài nhà khoa học cho rằng tín hiệu thần kinh sẽ được truyền bởi điện vì trong não có tồn tại dòng điện. Một số khác thì có ý kiến trái ngược khi cho rằng tín hiệu được truyền theo phương pháp hóa học, bởi trong các tế bào thần kinh không có chất rắn dẫn điện, song cả hai ý kiến trên đều không thể đưa ra được những chứng cứ xác đáng.

Otto Loewi sinh năm 1873 tại Frankfurt nước Đức. Ông mong muốn trở thành một nhà sử học nhưng dưới sức ép của gia đình buộc ông phải theo học y học. Sau khi tốt nghiệp khóa học về ngành y một cách miễn cưỡng, ông đã làm việc ở bệnh viện thành phố ở Frankfurt. Tại nơi đây, ngày ngày ông phải chứng kiến những cảnh tượng đau lòng về sự chết chóc, vễ những cơn đau đớn tột cùng của bệnh nhân lao phổi, về cảnh tượng những căn phòng đầy ắp những bệnh nhân đang rên rỉ, bởi vì họ mắc những căn bệnh vô phương cứu chữa.

Loewi tạm gác lại công việc thực hành về hóa học để bắt tay vào nghiên cứu về dược học (nghiên cứu về thuốc và ảnh hưởng của nó đến các cơ quan trong cơ thể con người). Trong suốt 25 năm sau đó (từ năm 1895 đến năm 1920), ông đã nghiên cứu về các cơ quan khác nhau trong cơ thể phản ứng như thế nào đối với kích thích của dòng điện và các loại thuốc. Trong bản báo cáo của ông có đề cập đến các cơ quan trong cơ thể con người như: thận, tụy, gan và não.

Năm 1920, Loewi bắt đầu dồn trọng tâm nghiên cứu vào hệ thần kinh. Ông tin chắc rằng chính chất hóa học là trung gian truyền tín hiệu nơron thần kinh này với nơron thần kinh kia. Tuy nhiên, cũng giống như những nhà khoa học khác, ông đã không thể chứng minh được quan điểm của mình.

Sau đó ông có nói rằng: câu trả lời đã đến với ông trong giấc mơ. Năm 1921, vào lúc nửa đêm trước ngày lễ Phục sinh, Loewi đột nhiên tỉnh giấc, ông vội vàng cầm bút để ghi lại những ý tưởng có trong giấc mơ. Buổi sáng ngày hôm sau, khi xem lại tờ giấy tối hôm qua ngay bản thân ông cũng không thể nhận ra được nét chữ nguệch ngoạc của mình và cũng không thể nhớ nổi nội dung của giấc mơ đêm hôm qua, ông chỉ biết rằng giấc mơ và những gì ông viết ra lúc bấy giờ vô cùng quan trọng.

Ba giờ sáng ngày tiếp theo, Loewi lại bị giấc mơ hôm nọ đánh thức, lần này ông đã cẩn thận kỹ lưỡng khi cầm bút ghi lại nội dung. Ông không dám ngủ tiếp, vội vã lái xe đến phòng thí nghiệm để làm một thí nghiệm giống như trong giấc mơ mà sau này nó trở nên vô cùng nổi tiếng.

Loewi phẫu thuật hai con ếch và lấy ra hai quả tim đang còn đập của chúng, sau đó lần lượt đặt vào trong hai hộp đựng dung dịch nước muối. Ông đem nối quả tim thứ nhất với dây thần kinh tự chủ (dây thần kinh phế vị), nhưng không nối với quả tim thứ hai. Khi cho dòng điện có công suất nhỏ chạy qua dây thần kinh tự chủ, ông quan sát thấy nhịp tim đập chậm lại. Bước tiếp theo ông cho nước muối trong bình chứa quả tim thứ nhất chảy vào bình chứa quả tim thứ hai, ông thấy hiện tượng quả tim thứ hai cũng đập chậm lại ngang với tốc độ nhịp đập của quả tim thứ nhất.

Bởi vì dòng điện không trực tiếp tác động đến quả tim thứ hai, như vậy chắc chắn phải có nguyên nhân nào đó gây ra hiện tượng này. Theo ông suy luận thì nguyên nhân chính là do dây thần kinh tự chủ có trong dung dịch muối của quả tim thứ nhất đã tiết ra một loại chất hóa học, loại chất này có thể liên kết và khống chế quả tim thứ hai. Loewi đã chứng minh tế bào thần kinh đã truyền tín hiệu qua chất hóa học và ông gọi chất hóa học này là chất phế vị thần kinh.

Sau này, một người bạn người Anh của Loewi tên là Henry đã tách được loại chất hóa học này và giải mã được kết cấu của nó. Ngày nay chúng ta vẫn gọi là acetylcholine, chất dẫn truyền thần kinh.

Schoolnet