Não của động vật có vú bao gồm hai phần: Phần lớn hơn gọi là đại não và phần còn lại nhỏ hơn là tiểu não. Vỏ đại não chiếm phần lớn đại não, bao gồm hai bán cầu não và mỗi bán cầu não gồm bốn thùy: thùy trán, thùy đỉnh, thùy thái dương và thùy chẩm. Vỏ đại não là phần não phát triển và mới nhất, có chức năng tối cao điều khiển ý thức và hành vi.

Đại não tham gia vào quá trình kiểm soát và điều chỉnh các phản xạ ổn định nội môi ở cấp độ thân não và tủy sống. Quá trình điều khiển này có thể truyền tín hiệu trực tiếp từ đại não xuống thân não và tủy sống, hoặc cũng có thể gián tiếp thông qua các hoạt động của tiểu não.

Đại não tham gia vào quá trình điều khiển các vận động mang tính trí tuệ, tỉnh táo và chủ động, với độ chính xác cao. Những vận động chủ động này sẽ được điều khiển bởi đại não hoặc bởi tín hiệu được truyền ngược tới đại não từ các cơ quan thụ cảm. Tuy nhiên, sau nhiều lần thực hiện thông qua thói quen hoặc tập luyện thường xuyên, các chuỗi vận động có thể được chuyển qua điều khiển bởi tiểu não và qua đó có thể được thực hiện một cách tự động, nhanh hơn, với ít ý thức hơn. Thói quen về ý thức có thể được coi là một lập trình phụ cho tiểu não thông qua đại não. Các chuỗi hành động được thực hiện lặp đi, lặp lại nhiều lần sau đó có thể được thực hiện một cách tự động nhờ tiểu não mà không cần đại não can thiệp nữa.

Các tín hiệu cảm giác truyền trực tiếp từ các cơ quan thụ cảm ngoại vi đầu tiên sẽ đến một số vùng tiên phát tương ứng của từng loại cảm giác ở vỏ đại não. Do đó, hình thức xử lý thông tin cơ bản nhất của vỏ đại não liên quan đến xử lý tín hiệu cảm giác được giới hạn cho một loại cảm giác. Các vùng cảm giác đơn phương thức tiên phát của vỏ đại não dẫn dến một quá trình tách biệt trong xử lý thông tin của từng loại cảm giác.

Trong vỏ đại não, nói một cách đơn giản, định hướng của luồng thông tin từ các vùng cảm giác tới các vùng liên hợp liền kề để thiết kế, rồi tới các vùng vận động để thể hiện đầu ra. Vùng cảm giác tiên phát nhận thông tin từ hệ thống cảm giác rồi truyền thông tin đó tới vùng cảm giác thứ phát để giải mã. Các thông tin này cũng được truyền tới vùng vận động thứ phát để thiết lập những động tác và điều khiển vùng vận động để thực hiện qua hệ vận động tủy sống. Vùng liên hợp bao gồm toàn bộ vỏ não, không chuyên biệt cho chức năng cảm giác hoặc vận động, nhưng đúng hơn là trao đổi tín hiệu (thông tin) với các vùng thứ phát qua những hoạt động phức tạp như ngôn ngữ, lập kế hoạch, ghi nhớ và chú ý.

Sự truyền thông tin từ vùng dưới vỏ đại não có sự tham gia của hồi hải mã và hệ thống monoamine của thân não. Như đã nói ở trên, đại não truyền tín hiệu tới vỏ tiểu não và có thể tham gia vào việc xử lý thông tin tại tiểu não. Đổi lại, tiểu não cũng truyền tín hiệu tới vỏ đại não, qua các vùng liên kết và cũng tham gia xử lý thông tin não bộ trong lĩnh vực về chức năng nhận thức.

Tương tác qua lại giữa vỏ đại não và vỏ tiểu não thông qua hồi hải mã và hệ thống monoanime của thân não. Một số bằng chứng ủng hộ quan điểm rằng norepinephrine hoặc tiền chất của nó là dopamine tạo thuận lợi cho tín hiệu kích thích từ tiểu não tới đại não, trong khi 5-Hydoroxytryptamine gây ra tín hiệu ức chế từ tiểu não tới đại não. Có bằng chứng về hiện tượng não ưu trong hoạt động của các nơron thần kinh và trong sự tương tác giữa hai bán cầu của cả đại não và tiểu não. Do đó, một số tín hiệu từ vùng dưới đại não đến vỏ đại não, cũng như một số quá trình xử lý thông tin của bán cầu đại não không ưu thế có thể có nguồn gốc tiểu não.

Thêm vào đó, vỏ đại não có thể kiểm tra chọn lọc các tín hiệu đầu vào của mình thông qua đồi thị (thalamus), hầu hết sự kiểm tra đó là qua ức chế (hay qua lọc thông tin). Thông qua khả năng xử lý thông tin (được thuận hóa một phần bởi các vùng đơn phương thức - unimodal - nguyên phát và thứ phát và bởi sự chọn lọc thông tin đầu vào của đồi thị), vỏ đại não được cho rằng đã cung cấp một hệ thống cao cấp với khả năng phán đoán tốt và khả năng phân tích, xử lý thông tin phức tạp - đây cũng là đặc trưng của tư duy logic và khả năng biện luận của con người.

Sự tiến hóa của vỏ đại não, với các vùng cảm giác và vận động tiên phát có thể được coi là một vùng não bộ xử lý thông tin cao cấp hơn tiểu não, với khả năng tổng hợp các chi tiết và phân tích chuỗi thông tin một cách tinh tế và phức tạp hơn.

Cho đến gần đây, quan điểm phổ biến trong nghiên cứu não bộ đương đại là các chức năng nhận thức gần như đều được thuộc về vỏ đại não. Đại não được cho là có tham gia vào toàn bộ các quá trình xử lý của nhận thức, bao gồm cả giao tiếp phi ngôn ngữ, nhận biết và biểu đạt cảm xúc, cảm nhận không gian, tưởng tượng, phân tích toán học, kỹ năng ngôn ngữ (nói, đọc, viết), giải quyết vấn đề, lên kế hoạch, lý luận phân tích và tư duy logic và các dạng ghi nhớ và hồi tưởng.

Có bằng chứng cho rằng hai bán cầu não đại diện và xử lý thông tin theo các xu hướng khác nhau và cũng mang các vai trò khác nhau. Bán cầu đại não trái vận hành tư duy logic, lập luận giống như máy tính, phân tích các tín hiệu đầu vào theo dạng chuỗi, số hoá và rút ra những chi tiết liên quan - từ đó xác định, gọi tên được các tín hiệu này. Vì vậy, bán cầu não trái thường đóng vai trò đặc biệt trong giao tiếp thông tin bằng lời và cũng điều khiển vận động thân phải của cơ thể. Do ngôn ngữ được cho là cốt lõi của ý thức con người, nên phần bán cầu này cũng được xem là bán cầu não chiếm ưu thế hơn. Bán cầu đại não phải chủ yếu là một bộ tổng hợp các tín hiệu đầu vào có tổng thể hình dạng, hình thù nhất định và tổ chức, xử lý thông tin theo dạng tổng thể, hơn là chi tiết. Đây là phần bán cầu chuyên về giao tiếp thông tin không lời, như là âm nhạc, nét mặt, cảm xúc, cảm nhận về không gian xung quanh, âm thanh và cũng điều khiển vận động thân trái của cơ thể.

Một giải thích về sự đặc trưng giữa hai bán cầu đại não được đưa ra rằng điều này để cho trong vỏ não tồn tại hai hệ thống xử lý thông tin không tương đồng nhưng lại bổ trợ cho nhau. Ở một số mức độ, điều này có thể là đúng, nhưng hai bán cầu đại não về cơ bản có chung cấu trúc tế bào và các vùng thụ cảm đơn thức (unimodal) đầu tiên hay nguyên phát cũng như đều nhận được tín hiện đã được chọn lọc. Thực tế mà nói, đa phần các thông tin hiện có về sự khác biệt giữa hai bán cầu đại não thường chỉ ở mức tương đối, hay chỉ về số lượng, hơn là về chất lượng. Hơn nữa, đã có bằng chứng cho rằng, việc xử lý các loại thông tin được gán cho chỉ một trong hai bán cầu đại não, lại không hẳn là của riêng bán cầu đó. Về cơ bản, hai bán cầu đại não đều là hai trung tâm xử lý thông tin phức tạp và liên tục, dù là khác nhau về mô hình phát triển.

Kết quả của sự khác biệt này là phần bán cầu đại não chiếm ưu thế (thường là bán cầu trái) thường đại diện và xử lý các thông tin ở một mức độ cao hơn và tương đối không tương đồng về việc chắt lọc thông tin so với phần bán cầu không chiếm ưu thế (thường là bán cầu phải). Các vùng liên kết nằm trong thùy thái dương của bán cầu phải, đặc biệt là vùng thái dương dưới, được cho rằng có tham gia xử lý cảm xúc, việc ghi nhớ qua trải nghiệm và tưởng tượng. Có một số bằng chứng cho thấy thùy thái dương có thể không phải là nơi lưu trữ trí nhớ qua trải nghiệm, nhưng việc ghi nhớ này có thể được truyền tới thùy thái dương từ vùng cận dưới đại não.

Tổng quát lại, đại não là một trong hai phụ hệ của vỏ não có chức năng xử lý các thông tin liên quan đến nhận thức về môi trường và điều khiển các hành vi của cơ thể sống. Về mặt tiến hóa, nói chung, đây là cơ quan được tiến hóa gần nhất và liên quan đến các giai đoạn sau của phát triển nhận thức. Đại não có liên quan đặc biệt tới sự kiểm soát ý thức (sự tỉnh táo) và nhận thức. Về mặt biểu đạt và xử lý thông tin, đại não có thể được mô tả là một chuỗi hệ thống xử lý thông tin độc lập, với khả năng phân tích tương đối cao và có tương tác bổ trợ với tiểu não.

Tài liệu tham khảo

1. Parkins, E. J., Equilibration, mind and brain: Toward an integrated psychology, New York: Praeger, 1990.
2. Zaidel, E., et al., Hemispheric independence: A paradigm case for cognitive neuroscience, In A. B. Scheibel & A. F. Wechsler (Eds.), Neurobiology of higher cognitive function, New York: Guilford Press, 1990, pp. 297 - 355.
3. Thompson, R., Centrencephalic theory, the general learning system, and subcortical dementia, Annals of New York Academy of Sciences, 702, 1993, pp. 197 - 223.
4. Parkins, E. J., Cerebellum and cerebrum in adaptive control and cognition: Areview, Biological Cybernetics, 77, 1997, pp. 79 - 87.