30 giây không nói nên lời
0 giờ 27 phút ngày 5/10 (theo giờ California, Mỹ), điện thoại của Karl Deisseroth đổ chuông liên hồi. Chủ nhân của nó lại chẳng nhận ra điều này. Ông vừa mới ngả lưng sau khoảng thời gian thức khuya viết bài báo khoa học. Giáo sư Thomas Perlmann, Tổng thư ký của Hội đồng Nobel tại Viện Karolinska (Thụy Điển), đã phải gọi cho người vợ - bác sĩ Michelle Monje-Deisseroth, để tìm cách nói chuyện với chồng bà. “Tôi đã mất khả năng nói thành lời trong khoảng 30 giây”, Karl Deisseroth nhớ lại khoảnh khắc đó, trong trò chuyện với Stanford Report.
Như ông từng chia sẻ với The New York Times, thuở còn là một cậu học trò, Karl Deisseroth mê mẩn văn chương, và luôn tự hỏi vì sao những câu chữ trên trang giấy có thể khiến mình xúc động đến vậy. Chính quãng thời gian đó cũng khiến ông tò mò: Liệu cảm xúc có thể được nghiên cứu và thấu hiểu hay không?
Với nền tảng nghiên cứu sâu về cấu trúc não bộ sau khi tốt nghiệp Đại học Harvard và Stanford, Deisseroth ban đầu định hướng trở thành bác sĩ phẫu thuật thần kinh. Song, đợt luân chuyển sang khoa tâm thần đã mang đến bước ngoặt quyết định. Tại đây, ông bị cuốn vào thế giới của những bệnh nhân đang sống trong một thực tại khác hẳn người bình thường. Y học lúc ấy dường như bất lực. Cuối cùng, sự thấu cảm với người bệnh đã thôi thúc ông chuyển hẳn sang ngành tâm thần học, để tìm kiếm giải pháp.
Canh bạc với gene tảo
Hãy tưởng tượng bộ não con người là một thành phố về đêm với 86 tỷ ngôi nhà - tượng trưng cho khoảng 86 tỷ tế bào thần kinh. Khi các nhà khoa học sử dụng các phương pháp cũ (như kích thích điện, dùng thuốc kích hoạt hoặc ức chế, hay phẫu thuật cắt bỏ một phần...), họ đều tác động trên diện rộng, hoặc làm “tắt lịm” hoạt động của cụm mô lớn chứa hàng triệu neuron vô tội chung quanh. Điều này tương tự việc bạn đang tìm kiếm ngôi nhà hỏng điện, nhưng lại ngắt cầu dao khiến khu phố tối đen.
Đầu những năm 2000, hai nhà khoa học Đức Peter Hegemann và Georg Nagel phát hiện ra loài tảo xanh đơn bào sở hữu một loại protein nhạy sáng, gọi là channelrhodopsin. Khi gặp ánh sáng xanh lam, protein này mở ra kênh cho các ion mang điện đi vào tế bào, tạo nên xung điện.
Như Deisseroth chia sẻ, ông cùng các nghiên cứu sinh đã thử nhiều cách can thiệp bằng gene. Đưa gene của tảo vào tế bào thần kinh động vật có vú là phương án rủi ro nhất, nhưng hóa ra lại hiệu quả nhất. Năm 2005, nhóm công bố kết quả trên tạp chí Nature Neuroscience: Chiếu ánh sáng xanh lam, các tế bào thần kinh chuột nuôi cấy mang gene tảo phát tín hiệu theo đúng mệnh lệnh. Phương pháp này được gọi là quang di truyền học (optogenetics).
Từ xưa đến nay, ánh sáng trong khoa học và y học được xem là công cụ để quan sát và thu thập thông tin. Còn với quang di truyền học, ánh sáng từ chỗ soi đường cho mắt nhìn đã trở thành mệnh lệnh cho các tế bào thần kinh.
Giải Nobel năm nay ghi nhận ba nhà khoa học. Dẫu vậy, theo Giáo sư Robert Malenka, người hướng dẫn Deisseroth thời nghiên cứu sau tiến sĩ, nếu thiếu nhà khoa học người Mỹ, loại protein channelrhodopsin nhạy sáng có thể chỉ là một phát hiện thú vị nhưng ít tác động. Chính Deisseroth đã tìm cách “đóng gói” gene vào virus, đưa vào đúng loại tế bào, và dẫn ánh sáng vào sâu trong não chuột bằng sợi quang siêu mảnh.
Nhóm của Deisseroth sau đó tạo thêm protein phản ứng với ánh sáng vàng để ức chế tế bào. Giờ đây, dưới tác động của các nhà nghiên cứu, bộ não đã có thể hình thành những “khu phố hai đèn giao thông”: Xanh để chạy, còn Vàng để chờ đợi.
Từ những vỡ tan, soi sáng phần lành lặn
Feng Zhang, một trong những nghiên cứu sinh đầu tiên của Karl Deisseroth, vẫn nhớ như in thời điểm phòng thí nghiệm chỉ có bốn, năm người. “Thầy trò thường lái xe đi ăn burger tối cùng nhau. Từ căn phòng thí nghiệm nhỏ, nhóm chúng tôi đã đảo ngược được triệu chứng bệnh Parkinson trên chuột, gây tác động rồi làm dịu các biểu hiện giống trầm cảm. Thậm chí, nhóm còn tìm ra mạch thần kinh điều khiển nhu cầu giao tiếp xã hội”, Feng Zhang tự hào.
Năm 2022, Karl Deisseroth nhận giải Louisa Gross Horwitz của Đại học Columbia (Mỹ). Có tới 51 trong số 108 người từng được vinh danh giải thưởng này đã đoạt Nobel sau đó. Các nhà khoa học ở vị trí của Deisseroth thường sẽ gác lại công việc ở phòng khám. Song, Deisseroth lại là ngoại lệ hiếm hoi.
Ông vẫn đang là bác sĩ tâm thần điều trị cho bệnh nhân trầm cảm kháng trị và rối loạn phổ tự kỷ tại Stanford. Xuyên suốt hơn hai thập kỷ gắn bó, ông vẫn miệt mài trực cấp cứu tâm thần.
Từ những đêm trực ấy, Deisseroth đã xuất bản cuốn sách Projections (Phóng chiếu) năm 2021. Ông mất 5 năm để viết, đan xen chuyện bệnh nhân đã được hư cấu hóa với khoa học thần kinh và trải nghiệm cá nhân. Cuốn sách được dịch ra hơn 15 thứ tiếng, đồng thời giúp ông đánh thức đam mê đầu tiên của cuộc đời mình.
Tên sách lấy cảm hứng từ khái niệm quen thuộc của ngành tâm thần: Cơ chế phòng vệ tâm lý tự nhiên của con người, nơi cá nhân vô thức tự tách rời hoặc áp đặt những cảm xúc, trải nghiệm tan vỡ bên trong bản thân lên thế giới hoặc người khác, giống như thể những điều đó hoàn toàn nằm ngoài con người họ.
Trong cuốn Phóng chiếu, thông qua việc thấu cảm và nghiên cứu những tâm trí bị tổn thương, các nhà khoa học có thể soi sáng, hiểu rõ hơn về cấu trúc của bộ não khỏe mạnh. Những biểu hiện bệnh lý kia chính là tấm gương phản chiếu, giúp thế giới khám phá bản chất sâu thẳm của tư duy, cảm xúc và cơ chế vận hành kỳ diệu của hệ thần kinh loài người.
Và đó cũng là cách Deisseroth nhìn nhận giới hạn của phát minh. Công tắc ánh sáng vận hành chính xác trên chuột thí nghiệm, nhưng muốn giải quyết nỗi đau của bệnh nhân tâm thần thì vẫn còn khoảng cách rất dài. Song, từ điểm khởi đầu này, ta có thể tìm kiếm những tế bào gây ra triệu chứng và lựa chọn giải pháp để xử lý chúng.
Sáng 5/10, giữa căn phòng khách xếp đầy sách, Karl Deisseroth nhận được hàng loạt cuộc gọi chia vui. Nhưng khi được hỏi cá nhân ăn mừng ra sao, ông chỉ nói rằng “sẽ quay trở lại nghiên cứu, vì còn nhiều điều muốn khám phá và rất nhiều người cần được giúp đỡ”... ■
Điều khiến giới khoa học ngưỡng mộ là Deisseroth không giữ nghiên cứu ấy làm tài sản riêng. Ông gửi gene đã biến đổi tới các phòng thí nghiệm khắp thế giới và lập chương trình đào tạo hàng nghìn nhà khoa học.
