Định khu chức năng não là lý thuyết cho rằng các vùng khác nhau của não điều khiển các chức năng khác nhau. Lý thuyết này phù hợp với nguyên lý sinh vật học cơ bản cho là các cấu trúc không giống nhau hẳn có các chức năng khác nhau. Định khu chức năng là cột trụ lý thuyết của môn thần kinh tâm thần học hiện đại, môn thần kinh và các môn liên quan, tất cả những môn này cố gắng kết nối các hành vi đặc hiệu với những vùng não đặc hiệu.

Trong lịch sử khoa học về bộ não, có thể hình dung thuyết định khu như được áp dụng cho toàn thể bộ não, sau đó tăng dần cho các phần não nhỏ hơn (Finger, 1994). Lúc đầu, câu hỏi dường như chỉ là “vì sao não lại đặc biệt và vì sao nó lại khác với các cơ quan khác, như tim chẳng hạn?”. Đây là một câu hỏi quan trọng trong kinh điển và trong văn hóa cổ Hy-lạp, ở đó, các quan điểm đã khác nhau. Aristotle (384 - 322 trước công nguyên), nhà triết học tự nhiên vĩ đại nhất của Hy-lạp tin rằng trái tim là nơi có các chức năng cảm giác và nhận thức và rằng não bộ đơn giản chỉ “làm ôn hòa cơn nóng giận và sự xáo động” của trái tim. Về mặt này, ông đã đồng quan điểm với các nhà khoa học Hy-lạp và Ai-cập cổ đại. Trái lại, Plato (429 - 348 trước CN) cùng suy nghĩ như các bác sĩ thời Hippocrat, cho rằng trí tuệ không thuộc về trái tim mà thuộc về cái đầu. Trong thời kỳ La-mã, Galen (130 - 200 sau CN) đã trình bày có biện luận chặt chẽ rằng vị trí của linh hồn tối cao và từ nơi đây, vị trí của trí tuệ phải là chính bộ não. Ông đã liệt kê trí tưởng tượng, nhận thức và trí nhớ là những thành phần cơ bản của trí tuệ, nhưng trong những tác phẩm của ông khi còn sống ông đã không định khu những chức năng đó trong các phần khác nhau của não. Những điều ông đã viết là phần mềm trước của não có vẻ thích hợp là vùng cảm giác (có khả năng nhận những cảm giác tốt hơn), trong khi đó, vùng phía sau cứng hơn (tiểu não) lại có vẻ thích hợp là vùng vận động. Các cha cố nhà thờ ở thế kỷ thứ 4, thứ 5 sau công nguyên đã tiến thêm một bước xa hơn khi họ định khu trí tưởng tượng, trí tuệ và trí nhớ ở trong các não thất khác nhau của não. Một trong những người biện hộ sớm nhất của định khu não thất là Nemesius (390 sau CN) là một giáo sĩ Syria. Ông định khu tri giác thuộc trong 2 não thất bên, sự nhận thức thuộc não thất giữa và trí nhớ thuộc não thất sau. Ngay từ ban đầu, thuyết định khu cũng đã được St. Augustine (354 - 430) theo đuổi và nó đã được chấp nhận rộng rãi dưới hình thái chung trong hơn 1.000 năm (nghĩa là một số tác giả đã đa dạng hóa các não thất để được kết hợp với các chức năng đặc biệt của chúng).

Trong thời kỳ Phục hưng, vì các nhà khoa học đã trở lại sự phẫu tích và thực nghiệm, việc quan sát bắt đầu thay thế cho sự phỏng đoán. Leonardo Da Vinci (1472 - 1519) đã làm các khuôn mẫu của não thất để thể hiện hình dáng của chúng và Andrea Vesalius (1514 - 1564) đã chỉ ra rằng các não thất ít thay đổi giữa các loài động vật có vú. Vì vậy, ý tưởng về sự định khu não thất dần dần đã phải nhượng bộ và sự chú ý khởi đầu được dành cho sự khác biệt về kích cỡ và cấu trúc của chính não bộ đã được tăng lên. Sự suy nghĩ và vấn đề bàn cãi tự do của thời Phục hưng đã làm Thomas Willis (1621 - 1675), một bác sĩ của Trường Oxford, dễ dàng công bố cuốn Giải phẫu Não (Cerebri Anatome) của ông vào năm 1664 (Finger, 2000). Willis đề xuất rằng thể khía (corpus striatum), được ông định nghĩa là toàn bộ chất trắng giữa hạch nền và vỏ não, đóng vai trò trong cảm giác và vận động cơ và rằng vỏ não kiểm tra trí nhớ và ý chí. Tiểu não (được xác định một cách rộng rãi bao gồm một vài cầu não và não giữa) đã được cho là để điều hòa các chức năng vận động ngoài ý muốn, cơ trơn, như sự hô hấp. Sự phân chia này của não thành các phần hoạt động, đã căn cứ một phần vào giải phẫu so sánh, một phần vào tài liệu lâm sàng và một phần vào các lý thuyết suy đoán, đã giúp làm thay đổi sự suy nghĩ về tổ chức chức năng của não.

Những thập kỷ đầu tiên của những năm 1800 đã chứng tỏ là một thời kỳ đặc biệt quan trọng trong lịch sử của thuyết định khu não. Trước tiên, Julien Jean Cesar Legallois (1770 - 1840) đã đưa ra sự định khu trong một vùng của não được chấp nhận đầu tiên. Năm 1812 ông đã định vị chính xác vùng chịu trách nhiệm về hô hấp trong tủy (medulla). Thêm vào đó, các hạt được găm vào não đại diện cho thuyết định khu vỏ não hiện đại khi Franz Gall (1757 - 1828) trình bày thuyết cơ quan học (organology) của ông vào cùng thời gian đó (Finger, 1994, 2000; Young, 1970). Spurzheim là trợ lý của Franz Gall lại ưa dùng từ não tướng học (phrenology) hơn. Gall vẫn kiên trì ý tưởng rằng các vùng khác nhau của vỏ não chi phối các khả năng khác nhau của trí tuệ và rằng những nét đặc trưng của sọ phản ánh sự phát triển của các bộ phận khác nhau của trí tuệ. Về những vấn đề khác, Gall cũng đã thuyết phục rằng những chức năng cao nhất của loài người (thí dụ khả năng nói) thuộc vùng trán của đại não. Học thuyết của Gall và những môn đồ của ông đã kích thích cuộc tranh luận lớn. Một số nhà khoa học nghĩ rằng họ thật xuất sắc, số khác lại coi họ là ngớ ngẩn, ngoài ra, những người khác tin rằng định khu vỏ não là có ý nghĩa, nhưng soi sọ (cranioscopy) đã đi vào đường cùng, bế tắc, cần phải được thay thế bằng thăm khám thần kinh kỹ lưỡng. Quan điểm cuối cùng đã được Jean - Baptiste Bouillaud (1794 - 1881) ủng hộ. Lúc này, vào năm 1825 Frenchman bắt đầu định khu vùng nói trong các thùy não trước và rồi ông đã dành nhiều thập kỷ cho việc thu thập tư liệu lâm sàng và mổ tử thi ủng hộ cho việc định khu vùng nói. Các cuộc tranh luận về định khu vỏ não đã tiếp tục sôi nổi cho đến tận 1861, khi Paul Broca (1824 - 1880) trình bày một ca bệnh được tán dương của ông là M. Leborgne (“Tan”) tại Paris (Finger, 2000). Bệnh nhân của ông được nhập viện đã bị mất khả năng phát âm (trong số các tình trạng khác) và cuộc mổ tử thi đã phát hiện thấy một tổn thương ở hồi trán thứ 3 của bán cầu não trái. Sự định khu một trung tâm phát âm của Broca về phía sau của thùy trán đã tiến xa hơn ý tưởng về thùy trước rộng lớn hơn của Bouillaud và nó đã trở thành sự định khu vỏ não đầu tiên có được sự chấp nhận rộng rãi.

Vào năm 1865, Broca công bố báo cáo ghi dấu một bước ngoặt khác. Vì việc thu thập các ca bệnh của ông tiếp tục tăng thêm, ông đã nhận ra rằng bán cầu đại não trái được dành riêng cho tiếng nói. Ưu thế của bán cầu não trái cho tiếng nói đã được Marc Dax (1770 - 1837) viết một điều gì đó vào khoảng năm 1836. Đáng tiếc là Dax đã không có khả năng công bố phát minh của ông khi còn sống. Tuy nhiên, nhờ vào Gustave là con của ông, báo cáo của ông trên 40 ca bệnh cũng đã được xuất bản trong năm 1865, cùng năm với báo cáo của chính Broca trên cùng chủ đề (Finger & Roe, 1996; Joint & Benton, 1964).

Vào năm 1870, Gustav Fritsch (1838 - 1927) và Eduard Hitzig (1838 -1907) đã phát hiện ra vỏ não vận động của chó, đầu tiên là bằng kích thích và sau đó là bằng cắt bỏ (Finger, 2000). Đó là việc thực hiện có ý nghĩa, vì nó cho thấy rằng sự định khu vỏ não cần được nghiên cứu trên động vật thực nghiệm dưới những điều kiện được kiểm tra. Tiếp theo báo cáo này, những nghiên cứu về thương tổn đã được tiến hành để định khu các chức năng cảm giác như nhìn và nghe, cũng như các chức năng trí tuệ cao hơn, như sự chú ý và trí nhớ. Lãnh đạo của xu hướng định khu mới là David Ferrier (1843 - 1928), một bác sĩ sinh lý học người Xcôt-len chuyển đến London. Quyển sách có ảnh hưởng lớn nhất của ông, Các chức năng của não (The Functions of the Brain) đã được xuất bản lần đầu vào năm 1876. Ba cộng tác viên ban đầu khác của xu hướng định khu vỏ não là Hermann Munk (1839 - 1912) người Đức, Victor Horsley (1857 - 1916) và Edward Schafer (1850 - 1935) đều là người Anh.

Tuy nhiên, thành công của thuyết định khu không phải chỉ dựa trên tư liệu bệnh lý (tổn thương não) - nó còn nhận được sự ủng hộ tốt từ các nguồn khác. Năm 1875, Richard Caton (1842 - 1926) ở Liverpool đã báo cáo rằng hoạt động điện não đã thay đổi theo bản đồ Ferrier khi động vật thực nghiệm nhai, nhìn vào ánh đèn nhấp nháy v.v… Thêm vào đó, Paul Flechsig đã chỉ ra rằng các vùng khác nhau của vỏ não được myelin hóa vào các thời điểm khác nhau, một phát hiện liên quan đến việc đạt được dần dần các chức năng khác nhau. Những nghiên cứu về cấu trúc tế bào vỏ não như của Korbinian (1868 - 1918), đã đại diện một nguồn ủng hộ khác có ý nghĩa cho thuyết định khu.

Ngày nay, những cố gắng tiếp tục phân chia não thành các đơn vị chức năng nhỏ hơn bằng các máy chụp cắt lớp do phát xạ positron (PET), chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI) và các công cụ tinh vi khác, những điều thậm chí không thể hình dung được khi Broca còn sống. Về mặt này, thuyết định khu vẫn còn đang tiếp diễn và đúng đắn. Tuy nhiên vì là khái niệm chính thể luận (holistic notion) ôn hòa, thuyết định khu cho rằng não không phải là tập hợp các phần chức năng độc lập mà là một cơ quan hợp nhất đặc biệt, tạo thành những phần tương tác chuyên biệt, được sắp đặt bởi gien và tiến triển định hướng bằng kinh nghiệm, sự từng trải.

Tài liệu tham khảo

1. Phillips C.G., Zeki S. and Barlow H.B., Localization of function in the cerebral cortex, Past, present and future, Brain: A Journal of Neurology, 107 (Pt 1), 1984, pp. 327 - 361.
2. Finger S., Paul Broca (1824 - 1880), Journal of Neurology, 251 (6), DOI: 10.1007/s00415-004-0456-6, 2004, pp. 769 - 770.
3. Karenberg A., Cerebral localization in the eighteenth century-an overview, Journal of the History of the Neurosciences, 18 (3), DOI: 10.1080/09647040802026027, 2009, pp. 248 - 253.
4. Finger S., Chapter 10: the birth of localization theory, Handbook of Clinical Neurology, 95, DOI: 10.1016/S0072-9752(08)02110-6, 2010, pp. 117 - 128.