Liệu máu nóng có mở đường cho nhận thức không?

Trích từ cuốn sách của nhà thần kinh học nổi tiếng Nicholas Humphrey, Sentience: The invention of consciousness.

Cảm nhận, do đó chúng ta tồn tại

Cảm giác có ý thức là nền tảng cho cảm nhận về bản thân của chúng ta. Chúng rất quan trọng đối với ý niệm về chính chúng ta như những sinh vật tâm lý: hiện hữu, tồn tại và có giá trị. Nhưng liệu chỉ có con người mới cảm thấy như vậy? Liệu các loài động vật khác có cảm nhận được không? Liệu máy móc trong tương lai có thể cảm nhận không?

Kết hợp giữa cuộc phiêu lưu trí tuệ và khoa học tiên tiến, nhà thần kinh học Nicholas Humphrey mô tả trong cuốn sách Sentience hành trình tìm kiếm câu trả lời của mình: từ việc phát hiện ra hiện tượng blindsight ở khỉ và công trình tiên phong của ông về trí thông minh xã hội đến những đột phá trong triết học về tâm trí. Trong đoạn trích sau từ Sentience, ông thách thức những lời giải thích truyền thống về sự tiến hóa của cảm nhận ở động vật có vú và chim, đồng thời đề xuất rằng máu nóng có thể đã đóng vai trò quan trọng.

Vai trò của máu nóng trong tiến hóa

Chim và động vật có vú có chung một đặc điểm sinh lý học khác biệt với tất cả các loài động vật khác: Chúng là loài máu nóng. Điều này có nghĩa là chúng duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định cao hơn môi trường xung quanh, thường là 37 độ C (98,6 độ F) đối với động vật có vú và 40 độ C (104 độ F) đối với chim.

Tôi đề xuất rằng máu nóng đã đóng vai trò kép trong sự tiến hóa của cảm nhận: Một mặt, nó đã tạo ra những thay đổi trong lối sống khiến cảm nhận trở thành một tài sản tâm lý thiết yếu; mặt khác, nó đã chuẩn bị não bộ để cung cấp điều đó.

Định nghĩa về máu nóng

Máu nóng ở động vật có vú và chim là một trạng thái sinh lý đạt được bằng cách sinh nhiệt bên trong và có một lớp lông hoặc lông vũ cách nhiệt để ngăn ngừa mất nhiệt. Bằng chứng từ hóa thạch cho thấy khả năng này đã tiến hóa độc lập ở khủng long, tổ tiên của loài chim, và cynodonts, tổ tiên của động vật có vú, vào khoảng 200 triệu năm trước, trong thời kỳ có những biến động khí hậu lớn.

Sự tốn kém của máu nóng

Là loài máu nóng rất tốn kém. Duy trì nhiệt độ cao ổn định đòi hỏi tiêu hao rất nhiều năng lượng. Ở 37 độ C, cơ thể con người ấm hơn nhiệt độ trung bình hàng năm của bất kỳ môi trường sống nào trên Trái đất. Để duy trì nhiệt độ này, một con người phải ăn gần gấp 50 lần so với một con trăn cùng kích thước và tiêu thụ gấp 30 lần lượng calo tổng thể. Với chi phí như vậy, chắc hẳn đã có những lợi ích lớn hoặc đặc điểm này sẽ không bao giờ tiến hóa.

Lợi ích của máu nóng

Thực tế, có nhiều lợi ích khác nhau. Đối với một điều, khi nhiệt độ tăng, các quá trình trong cơ thể trở nên hiệu quả về mặt năng lượng hơn, do đó chi phí có thể được bù đắp một phần. Đặc biệt, chi phí để truyền một xung dọc theo dây thần kinh giảm đến mức tối thiểu ở khoảng 37 độ C. Kết quả là, mặc dù tổng chi phí vận hành của cơ thể tăng lên khi có máu nóng, nhưng chi phí cho não lại giảm. Điều này có nghĩa là động vật có vú và chim có thể hỗ trợ não bộ lớn hơn và phức tạp hơn mà không tốn nhiều năng lượng bổ sung.

Một lợi ích khác là máu nóng cung cấp sự bảo vệ chống lại nhiễm trùng do nấm và vi khuẩn. Động vật máu lạnh như côn trùng, bò sát và lưỡng cư bị nhiễm trùng do nấm hành hạ. Nhưng rất ít loại nấm ký sinh có thể sống sót ở nhiệt độ trên 37 độ C. Điều này có nghĩa là động vật có vú và chim phần lớn không bị nhiễm các loại nấm này.

Máu nóng và thay đổi khí hậu

Tuy nhiên, thực tế là máu nóng tiến hóa vào thời điểm đó, đồng thời ở cả hai lớp động vật, khi nhiệt độ môi trường biến động dữ dội, cho thấy lợi thế chính không phải là hai điều trên mà là một điều hiển nhiên hơn: nó cho phép các loài động vật vượt qua những thay đổi khí hậu và mở rộng phạm vi địa lý của mình.

Động vật máu lạnh không chỉ phải sống trong giới hạn địa lý tương đối hẹp mà còn bị mức độ hoạt động của chúng điều chỉnh từng lúc bởi nhiệt độ môi trường xung quanh. Khi mặt trời lặn hoặc bị mây che, cơ thể của động vật máu lạnh như thằn lằn sẽ lạnh dần và các cơ và dây thần kinh của chúng chậm lại; khi nhiệt độ cơ thể giảm quá thấp, chúng trở nên lờ đờ. Ngược lại, động vật máu nóng mang theo môi trường của mình và do đó có thể tỉnh táo và hoạt động – kiếm ăn, giao tiếp xã hội, di chuyển – cả ngày lẫn đêm, mùa đông hay mùa hè, trên núi cao hoặc đồng bằng. Bằng chứng hóa thạch cho thấy vào thời điểm máu nóng tiến hóa, nhiều loài máu lạnh không thể đối phó với sự thay đổi nhiệt độ đã tuyệt chủng.

Ý nghĩa của cuộc sống tự do

Claude Bernard đã nói trong câu châm ngôn nổi tiếng của mình: Sự ổn định của môi trường bên trong là điều kiện cho một cuộc sống tự do. Điều khiến tôi quan tâm là cuộc sống tự do có ý nghĩa như thế nào, không chỉ đối với cơ thể mà còn đối với tâm trí. Khi cơ thể của động vật máu nóng trở nên tự chủ, tự tin và tự chủ hơn, tôi hình dung rằng ý thức về bản thân của chúng cũng vậy. Sau hàng triệu năm mà tổ tiên của chúng bị giới hạn bởi nhiệt độ môi trường, chúng đã tự do. Cả cơ thể và tâm trí, chúng ngày càng trở thành những tác nhân tự chủ, có tự do đi đến bất cứ nơi nào và khi nào chúng muốn.

Khi cơ thể của động vật máu nóng trở nên tự chủ, tự tin và tự lập hơn, tôi tưởng tượng ý thức về bản thân của chúng cũng vậy.

Mối liên hệ với tâm trí

Tôi nghe William James, ca ngợi tính cá nhân của tâm trí con người: Sự cách ly tuyệt đối, chủ nghĩa đa nguyên không thể giảm thiểu, là luật lệ. Dường như sự thật tâm lý cơ bản không phải là suy nghĩ hay suy nghĩ này hay suy nghĩ kia, mà là suy nghĩ của tôi, mỗi suy nghĩ đều thuộc về một ai đó. Nhưng sự cách ly như một đặc điểm của tâm trí có lẽ đã bắt đầu từ sự cách ly như một đặc điểm của cơ thể. Thực vậy, đây là James một lần nữa:

Toàn bộ cảm giác về hoạt động tinh thần, hoặc điều mà thường được gọi bằng cái tên đó, thực sự là cảm giác về các hoạt động thể chất mà hầu hết mọi người đều bỏ qua bản chất chính xác của chúng… Để có một cái tôi mà tôi có thể quan tâm, thiên nhiên phải trình bày cho tôi một đối tượng đủ thú vị để khiến tôi theo bản năng muốn chiếm đoạt nó vì lợi ích của chính nó.

Một cơ thể máu nóng là một đối tượng phải hấp dẫn hơn nhiều và đáng để cái tôi chiếm đoạt hơn so với một cơ thể máu lạnh.

Tác động lên bộ não

Nhưng đây chỉ là một nửa của câu chuyện. Tôi tin rằng sự thay đổi mà máu nóng mang lại trong thái độ đối với cơ thể và bản thân sắp được khuếch đại bởi những gì đang xảy ra ở cấp độ sinh lý của não.

Tôi đã nói rất ít về những gì có thể cần thiết ở cấp độ tế bào thần kinh để tạo ra các chu kỳ phản hồi chịu trách nhiệm cho ý thức hiện tượng. Tôi sẽ không giả vờ rằng tôi đã sẵn sàng cung cấp một mô hình giải phẫu và sinh lý thần kinh chi tiết. Tuy nhiên, nếu tôi phải đề xuất một thay đổi tiến hóa đối với não bộ sẽ góp phần thiết lập các chu kỳ phản hồi tạo ra ipsundrum (một câu đố tự phát sinh), đó sẽ là (a) sự gia tăng tốc độ dẫn truyền của các tế bào thần kinh, rút ngắn các vòng lặp và đưa các khu vực vận động và cảm giác của não gần nhau hơn; cùng với (b) giảm thời gian trơ (khoảng thời gian nghỉ) sau khi một tế bào thần kinh phát hỏa, để tế bào có thể tham gia vào quá trình tái kích hoạt theo chu kỳ.

Tác động của nhiệt độ đối với các tế bào thần kinh

Thật trùng hợp, sự gia tăng nhiệt độ của não sẽ có cả hai tác động này. Đó là một thực tế sinh lý học được thiết lập rõ ràng rằng các đặc điểm chức năng của tế bào thần kinh thay đổi theo nhiệt độ. Đã được tìm thấy ở nhiều loài động vật – cả máu nóng và máu lạnh – rằng tốc độ dẫn truyền của tất cả các loại tế bào thần kinh tăng khoảng 5% mỗi độ C, trong khi thời gian trơ giảm khoảng tương tự. Điều này ngụ ý rằng khi tổ tiên của động vật có vú và chim chuyển từ nhiệt độ cơ thể máu lạnh khoảng 15 độ C (59 độ F) sang nhiệt độ máu nóng là 37 độ C, tốc độ của các mạch não của chúng đã tăng hơn gấp đôi.

Những sự trùng hợp may mắn trong tiến hóa

Chúng ta đã đề cập đến những sự trùng hợp may mắn đã xảy ra trong quá trình tiến hóa của các cảm giác. Nếu máu nóng đã đóng vai trò quan trọng trong việc thay đổi cách động vật suy nghĩ về sự tự chủ của bản thân, thứ hai là trong việc chuẩn bị não bộ cho ý thức hiện tượng, thì đây là một sự trùng hợp may mắn nhất.

Cometh the hour, cometh the brain.

Nicholas Humphrey, Giáo sư Tâm lý học danh dự tại Trường Kinh tế London, là một nhà tâm lý học lý thuyết làm việc tại Cambridge, nghiên cứu về sự tiến hóa của trí tuệ và ý thức. Ông là người đầu tiên chứng minh sự tồn tại của blindsight (hiện tượng không nhìn thấy nhưng vẫn phản ứng với hình ảnh) ở khỉ. Ông cũng đã nghiên cứu loài khỉ đột núi cùng với Dian Fossey tại Rwanda, đề xuất lý thuyết nổi tiếng về “chức năng xã hội của trí tuệ”, và điều tra bối cảnh tiến hóa của tôn giáo, nghệ thuật, chữa lành, ý thức về cái chết và tự sát. Các giải thưởng mà ông nhận được bao gồm Giải thưởng Tưởng niệm Martin Luther King, Huy chương Pufendorf và Giải thưởng Quốc tế về Tâm trí và Não bộ. Những cuốn sách mới nhất của ông là Seeing Red (Nhà xuất bản Đại học Harvard), Soul Dust (Nhà xuất bản Đại học Princeton), và Sentience, từ đó bài viết này được trích dẫn.

Tiềm năng của việc tăng nhiệt độ để tạo điều kiện cho phản hồi tích cực trong não người được minh họa bằng những gì xảy ra khi nhiệt độ tăng đến mức sốt và toàn bộ não rơi vào trạng thái co giật động kinh. Ở các loài động vật khác, có bằng chứng về tác động có lợi của việc tăng nhiệt độ đối với sinh lý giác quan. Cá kiếm, mặc dù là loài máu lạnh, có thể nâng nhiệt độ của mắt khi chúng lặn xuống sâu, giúp khả năng nhìn của chúng tăng gấp 10 lần. (K. A. Fritsches, R. W. Brill, và E. Warrant, 2005. Warm Eyes Provide Superior Vision in Swordfishes, Current Biology, 15, 55 – 58).

Có thể còn nhiều điều hơn thế. Nếu các lực hút (attractors) là phương tiện để biểu diễn các thuộc tính hiện tượng hoạt động như chúng ta đã đề xuất, thì điều quan trọng là hình dạng của chúng phải được ổn định để biểu diễn có thể nhất quán từ lần này sang lần khác. Tuy nhiên, sự ổn định này có thể đã không thể đạt được trong một bộ não có nhiệt độ dao động, khiến cho tốc độ dẫn truyền thần kinh thay đổi liên tục. Do đó, máu nóng có thể là điều kiện tiên quyết thiết yếu để các lực hút trở thành những kênh đáng tin cậy truyền tải các thuộc tính hiện tượng. Nếu những gì bạn sẽ cảm nhận khi nhìn thấy màu đỏ vào ngày mai giống như những gì bạn đã cảm nhận khi nhìn thấy màu đỏ hôm qua, bạn có thể phải cảm ơn bộ não có nhiệt độ ổn định của mình.