NGƯỜI PHỎNG VẤN: Giáo sư biết không, nhiều lúc tôi ước mình là một phi hành gia. Bay vào không gian thú vị biết bao!
GIÁO SƯ: Đúng vậy, nhưng bay vào không gian cũng sẽ khiến chúng ta bị mất phương hướng đấy. Hãy cùng thảo luận về một vài cách con người giữ thăng bằng – trong không gian và trên Trái đất.
NGƯỜI PHỎNG VẤN: Thưa giáo sư, tôi vừa nhìn thấy một bức ảnh rất thú vị trên trang web của NASA. Trong đó có năm phi hành gia ở tư thế lộn ngược trong Trạm Không Gian Quốc Tế.
Lời chú thích ghi rằng: “Trong môi trường không trọng lực, tư thế lộn ngược của họ không gây nên những vấn đề như tóc bị dựng lên hay máu dồn về não.”
GIÁO SƯ: Đúng vậy, môi trường không trọng lực có một số thuận lợi. Nhưng nó cũng gây ra cho các phi hành gia nhiều sự bất tiện khá nghiêm trọng. Hãy đọc tiếp xem NASA còn viết gì nữa nào.
NGƯỜI PHỎNG VẤN: “Hãy hình dung khi thức dậy, bạn bị giật mình bởi ánh sáng chói chang của một tia vũ trụ trong mắt mình. Còn đang mơ ngủ, bạn tự hỏi, chiều nào là hướng lên nhỉ?
GIÁO SƯ: Các nhà du hành vũ trụ đầu tiên thường bị nhầm lẫn giữa “hướng lên” và “hướng xuống.” Hệ thống thăng bằng của cơ thể được thiết kế để hoạt động dưới sức hút trọng lực như chúng ta cảm nhận được trên trái đất.
Tiến sĩ Geoffrey Simmons giải thích: “Sự thăng bằng của chúng ta được điều khiển chủ yếu bởi các vòng bán khuyên, gọi là hệ thống tiền đình, nằm trong hai tai. Các vòng chứa đầy chất nhầy này là các con quay hồi chuyển phức tạp, phản ứng lại với (1) sự xoay vòng, (2) những thay đổi có gia tốc theo trục thẳng đứng như khi đi thang máy, và (3) những thay đổi có gia tốc theo trục ngang như khi chúng ta đi bộ.
“Bởi vì cuộc sống diễn ra trong không gian ba chiều, tất cả các chuyển động của chúng ta đều được trợ giúp bởi ít nhất là hai, nhưng thông thường là ba trong số các vòng bán khuyên này. Chúng có thể hoạt động riêng rẽ hoặc phối hợp với nhau, cùng với hoặc không cùng với các thông tin đầu vào về thị giác và thính giác; chúng cho chúng ta một thông tin đầu vào thống nhất, liên tục để giữ thăng bằng tốt và phối hợp nhuần nhuyễn. Không có chúng, đi bộ trên vỉa hè sẽ có cảm giác như bước trên boong một con tàu đang lắc lư.”
NGƯỜI PHỎNG VẤN: Như vậy các cơ quan cảm biến bên trong tai trong là một phần hệ thống tiền đình của cơ thể. Chúng có thể cảm nhận được sức hút trọng lực và báo hiệu cho não bộ các thông tin về sự định hướng của cơ thể.
GIÁO SƯ: Tuy nhiên, trong không gian, hệ thống tiền đình không cảm nhận được sức hút trọng lực quen thuộc. Cựu phi hành gia tàu con thoi Robert Parker nhớ lại và nói rằng: “Một trong những câu hỏi họ đặt ra cho chúng tôi trong suốt chuyến bay đầu tiên là ‘Nhắm mắt lại. Bây giờ, anh có biết hướng lên là hướng nào không?’”
Với đôi mắt nhắm, cảm giác về phương hướng của ông đã biến mất.
NGƯỜI PHỎNG VẤN: Trang web của NASA ngụ ý gì khi nói rằng phi hành gia có thể thức dậy và tự hỏi: “
GIÁO SƯ: Môi trường không trọng lực khiến tay và chân trở nên vô trọng lượng, vì vậy các cơ quan cảm biến trong cơ thể tạo cho các phi hành gia cảm giác rằng tay và chân họ đã biến mất. Một phi hành gia Hoa Kỳ báo cáo: “Đêm đầu tiên trong không gian khi tôi đang nằm yên để chuẩn bị ngủ, bỗng nhiên tôi nhận ra rằng tôi đã mất cảm giác về…tay và chân mình. Tôi suy nghĩ thật kỹ, rõ ràng là tứ chi của tôi đã biến mất. Tuy nhiên, bằng một mệnh lệnh có ý thức để cử động chân hoặc tay, chúng lập tức xuất hiện lại – chúng chỉ lại biến mất khi tôi thả lỏng.”
Một phi hành gia khác thức dậy trong bóng tối và thấy vật gì đó như một chiếc đồng hồ đeo tay đang trôi lơ lửng trước mặt. Sau đó ông nhận ra rằng chiếc đồng hồ đó đang được đeo trên tay mình.
NGƯỜI PHỎNG VẤN: Hệ thống tiền đình nhận biết các cử động như thế nào?
GIÁO SƯ: Tiến sĩ Simmons trả lời: “Các cơ quan thụ cảm bên trong hệ thống tiền đình là các tế bào lông tương tự các tế bào trong ốc tai. Mỗi tế bào có từ 40 đến 70 lông nhỏ hơn, được bao bọc bởi một màng mỏng. Hình ảnh đó giống như một tấm mền phủ trên hàng trăm người đang đưa tay thẳng lên. Nếu một người khổng lồ kéo tấm mền, tất cả các ngón tay sẽ cảm nhận thay đổi đó vào cùng một thời điểm. Từng ngón tay cũng sẽ biết chuyển động kéo nhanh hơn, chậm lại hay ngưng hẳn.
“Khi bạn nhấn chân ga, tấm màn nằm ngang bọc đầy chất nhầy trong tai sẽ bị tụt lại. Uốn cong các tế bào lông theo chiều ngược lại; điều đó cho biết bạn đang di chuyển về phía trước. Các tế bào lông bị uốn cong với tốc độ càng nhanh, thì bạn càng sớm nhận biết mình đang tăng tốc. Khi đạp thắng, động lượng của chiếc màng khiến nó bị đẩy ra phía trước.
“Chất nhầy trong các vòng bán khuyên khác cũng vận hành tương tự. Xoay qua bên phải sẽ khiến chất nhầy di chuyển qua bên trái; nhìn lên sẽ khiến chúng di chuyển xuống dưới. Nếu chuyển động giữ nguyên ở một tốc độ không đổi, não sẽ thích ứng, khiến chúng ta dễ dàng lái tàu hay chơi đu quay.” Cũng chính cơ chế này giúp một người già sử dụng gậy chống hay một em bé nắm lấy tay cha mẹ mình.
NGƯỜI PHỎNG VẤN: Các cơ quan cảm ứng mất bao lâu để truyền tín hiệu đến hệ thần kinh?
GIÁO SƯ: Các xung thần kinh từ các tế bào tiền đình đến được não giữa và tiểu não chỉ trong vài phần triệu giây, cho phép chúng ta thích ứng nhanh chóng với các thay đổi về vị trí. Mỗi chuyển động, dù nhỏ bao nhiêu, cũng như nhau.
Tiến sĩ Simmons nói: “Không có những cơ chế này, khi đẩy ghế ra khỏi bàn để đứng dậy bạn có thể bị ngã về phía sau; nếu bạn lăn qua trên giường, có thể bạn sẽ không ngừng lại được; hay nếu cố bắt một trái bóng, nhiều khả năng bạn sẽ bắt hụt và có thể bị thương khi tiếp đất. Mỗi lần lái xe sẽ khiến bạn buồn nôn kinh khủng; đi tàu biển thì khỏi phải nói; và các hành động giữ thăng bằng sẽ vô tác dụng.”
NGƯỜI PHỎNG VẤN: Nếu các sách nghiên cứu chính xác, thì con người không chỉ dựa vào hệ thống tiền đình để giữ thăng bằng và xác định phương hướng. Tôi đọc thấy rằng các cơ quan nhận cảm bên trong cơ thểcho biết mối liên hệ giữa các bộ phận trên cơ thể với nhau.
GIÁO SƯ: Đúng vậy, chúng cảm nhận cơ bắp và dây chằng nào đang căng ra hay thả lỏng, hay đang co lại theo hướng nào. Các thông tin đó giúp chúng ta biết bộ phận nào trên cơ thể đang ở vị trí nào và đang cử động như thế nào.
NGƯỜI PHỎNG VẤN: Một trang web khác nói rằng: “Cảm giác thăng bằng của chúng ta quá phức tạp đến nỗi thậm chí nếu tất cả các bộ phận đều hoạt động tốt – bao gồm các cơ quan giữ thăng bằng, phản hồi từ tứ chi, và mắt – nếu có bất cứ sự không thống nhất nào về những điều đang diễn ra, hậu quả có thể sẽ rất tệ. …Say sóng bị gây nên khi hệ thần kinh trung ương nhận được các thông điệp đối lập từ ba hệ thống này.”
Điều đó xảy ra khi một hệ thống báo rằng chúng ta đang đứng thẳng, trong khi một hệ thống khác lại báo rằng chúng ta đang trong tư thế lộn ngược hay đang gập người 90 độ về một hướng nào đó. Hoặc một hệ thống báo rằng chúng ta đang xoay tròn, trong khi một hệ thống khác lại báo rằng chúng ta không hề chuyển động.
GIÁO SƯ: Thử thách khó nhất cho cảm giác thăng bằng của chúng ta là một chuyến du hành vào không gian. Thật ra, nhiều chuyên gia nói rằng một thử thách còn khó khăn hơn là một chuyến đi trên thiết bị mà NASA gọi là “Sao chổi buồn nôn.” Nó bao gồm một chiếc máy bay KC-135, các cầu võng bay để tạo ra một khoảnh khắc vô trọng lực ngắn. Một nhà báo nói rằng chuyến đi này tác động đến hệ thống thăng bằng của cơ thể mạnh đến nỗi những người sử dụng lần đầu có thể phải vào bệnh viện, bị ói mửa nặng.
NGƯỜI PHỎNG VẤN: Đó phải là một sự rối loạn hệ tiêu hóa trầm trọng!
GIÁO SƯ: Cố tiến sĩ Paul Brand nhận định: “Nếu chúng ta lần theo các tín hiệu của cơ thể liên quan đến việc đi lại, chúng ta sẽ tìm thấy…một cỗ máy phức tạp đến vô tận. Hơn một trăm triệu tế bào cảm ứng trong mỗi mắt kết hợp thành một bức ảnh của vật thể chúng ta đang bước tới. Các tế bào thụ cảm về co giãn ở cổ phối hợp tư thế của đầu với thân và duy trì một độ căng cơ thích hợp. Các tế bào thụ cảm khớp gửi các bản tin báo cáo góc chuyển động của các xương chi. Các cơ quan cảm ứng bên trong tai báo cho não biết hướng trọng lực đối với sự thăng bằng của cơ thể. Áp lực từ mặt đất lên các ngón chân gửi đi các báo cáo về tình trạng bề mặt chúng ta đang bước lên.”
NGƯỜI PHỎNG VẤN: Khi các nhà khoa học phân tích các hành động đơn giản như bước đi, họ nhận ra rằng thậm chí đó cũng là một hoạt động phức tạp.
GIÁO SƯ: Tiến sĩ Simmons nói thêm: “Chỉ đơn thuần quay sang để nói chuyện với một người khác khi đang lái xe nghe có vẻ đơn giản, nhưng não phải ghi lại tất cả các tín hiệu thị giác và thính giác bên trong và bên ngoài xe, đưa ra quyết định liệu nhìn sang bên phải có an toàn không, theo dõi giao thông, duy trì lực phù hợp lên chân ga, kiểm soát tất cả các cơ cần thiết trong đầu, cổ, mắt, tìm những từ ngữ thích hợp để nói chuyện, duy trì một tư thế ngồi và lái xe cân bằng. Hàng tỉ tế bào thần kinh cùng làm việc; nếu không có tổn thương, từng khoảnh khắc trôi qua nhuần nhuyễn và đồng bộ.
“Khả năng duy trì thăng bằng có thể được chia ra thành nhiều bước nhỏ, và tiếp tục, các bước này có thể được phân chia chi tiết hơn. Cảm giác thăng bằng đòi hỏi ‘hiệu quả trọn gói’.”
NGƯỜI PHỎNG VẤN: Cách diễn đạt “hiệu quả trọn gói” nghe rất thú vị. Từng phần của hệ thống thăng bằng là một thành tựu kỹ thuật chính xác và phức tạp. Nhưng nhiều hệ thống cần phải làm việc cùng với nhau – không phải từng phần riêng biệt – mà là một “gói.”
GIÁO SƯ: Thậm chí còn ấn tượng hơn, các hệ thống thăng bằng khác nhau phối hợp với nhau. Điều này nhắc tôi nhớ về “sự phức tạp không thể đơn giản hóa” mà chúng ta đã đề cập đến trong vài chương trình trước đây. “Cả gói” này phải làm việc cùng với nhau, để có thể vận hành hiệu quả.
NGƯỜI PHỎNG VẤN: Như vậy, dù là những nhà du hành vũ trụ trên quỹ đạo hay chỉ là những người tản bộ trên bề mặt trái đất, chúng ta cũng đều bị gây ấn tượng bởi hệ thống giúp chúng ta giữ thăng bằng.
GIÁO SƯ: Suy nghĩ logic cho chúng ta thấy sự sắp xếp phối hợp này ngụ ý rằng “Đức Chúa Trời khôn ngoan có một” (Rô-ma 16:27) đã thiết kế và tạo dựng nên hệ thống thăng bằng của chúng ta.
|
Sunday, July 15, 2012
"Gói" cân bằng tổng thể
