How does your body know what time it is? - Marco A. Sotomayor

Cơ thể chúng ta nhận biết thời gian như thế nào?

Translator: Huong Nguyen Reviewer: Thi Bui

In 1962, a cave explorer named Michel Siffre

Năm 1962, nhà thám hiểm hang động Michel Siffre

started a series of experiments where he isolated himself underground for months

bắt đầu một chuỗi thí nghiệm bằng việc nhốt mình dưới lòng đất trong nhiều tháng

dưới điều kiện không có ánh sáng và khái niệm về thời gian.

without light or clocks.

Ông sử dụng máy đo điện tâm đồ để theo dõi dấu hiệu sinh tồn của cơ thể

He attached himself to electrodes that monitored his vital signs

and kept track of when he slept and ate.

và ghi chép lại thời gian biểu ăn và ngủ.

When Siffre finally emerged,

Khi Siffre ra khỏi lòng đất,

the results of his pioneering experiments

kết quả của cuộc thí nghiệm tiên phong này cho thấy

revealed that his body had kept to a regular sleeping-waking cycle.

cơ thể của ông vẫn luôn giữ một nhịp sinh học đểu đặn.

Despite having no external cues,

Mặc dù không nhận bất kì tín hiệu nào từ bên ngoài

he fell asleep,

ông vẫn ngủ,

woke up,

and ate at fixed intervals.

thức dậy,

và ăn vào những khoảng thời gian nhất định

Hiện tượng này được biết đến với tên gọi "Nhịp điệu sinh học"

This became known as a circadian rhythm from the Latin for "about a day."

bắt nguồn từ cụm từ La-tinh "trong khoảng 1 ngày".

Sau, các nhà khoa học tìm ra rằng các nhịp điệu này ảnh hưởng đến

Scientists later found these rhythms affect our hormone secretion,

sự điều tiết hormone của cơ thể,

how our bodies process food,

cách cơ thể xử lý thức ăn,

and even the effects of drugs on our bodies.

và cả những ảnh hưởng của thuốc lên cơ thể chúng ta.

The field of sciences studying these changes is called chronobiology.

Ngành khoa học nghiên cứu về các thay đổi này là ngành chu kì sinh học

Being able to sense time helps us do everything from waking and sleeping

Khả năng nhận thức thời gian giúp chúng ta trong từ việc thức và ngủ

to knowing precisely when to catch a ball that's hurtling towards us.

đến việc bắt chính xác quả bóng đang di chuyển đến ta.

We owe all these abilities to an interconnected system of timekeepers

Chúng ta có được những khả năng này là nhờ vào

một hệ thống quản lý thời gian liên kết mật thiết trong não bộ.

in our brains.

It contains the equivalent of a stopwatch telling us how many seconds elapsed,

Hệ thống này gồm một chiếc đồng hồ bấm giờ cho chúng ta biết bao nhiêu giây đã qua,

môt chiếc đồng hồ đếm số giờ trong 1 ngày,

a clock counting the hours of the day,

and a calendar notifying us of the seasons.

và một quyển lịch cho chúng ta biết những mùa trong năm.

Mỗi "thiết bị" trên được đặt ở một vị trí cụ thể trong não bộ.

Each one is located in a different brain region.

Siffre, stuck in his dark cave, relied on the most primitive clock

Ở trong hang tối, Stiffre đã dựa vào chiếc đồng hồ nguyên thuỷ nhất

in the suprachiasmatic nucleus, or SCN of the hypothalamus.

trong tuyến tùng ở vùng đồi dưới.

Sau đây là vài điều cơ bản về cơ chế hoạt động của thùy tùng

Here's the basics of how we think it works based on fruitfly and mouse studies.

dựa vào những nghiên cứu thực hiện trên ruồi giấm và chuột.

Proteins known as CLK, or clock, accumulate in the SCN throughout the day.

Những proteins này được biết đến với tên gọi CLK, hay "đồng hồ"

tích lũy ở thuỳ tùng trong suốt một ngày.

In addition to activating genes that tell us to stay awake,

Ngoài việc hoạt hoá những gen kích thích chúng ta thức giấc,

they make another protein called PER.

CLK còn tạo ra một loại protein khác gọi là PER

Khi số lượng PER tích lũy đủ nhiều,

When enough PER accumulates,

những protein nãy sẽ vô hiệu hoá gen tạo ra CLK,

it deactivates the gene that makes CLK,

eventually making us fall asleep.

và khiến chúng ta chìm vào giấc ngủ.

Then, clock falls low, so PER concentrations also drop again,

Sau đó, do hàm lượng CLK trong cơ thể giảm xuống, hàm lượng PER cũng giảm theo.

Nhờ đó, lượng CLK tăng trở lại,

allowing CLK to rise,

starting the cycle over.

và vòng tuần hoàn lặp lại từ đầu.

There are other proteins involved,

Có một số protein khác cũng tham gia vào vòng tuần hoàn này,

but our day and night cycle may be driven in part by this seesaw effect

nhưng sự luân phiên giữa CLK vào ban ngày và PER vào ban đêm

góp phần tạo ra sự luân chuyển giữa ngày và đêm trong cơ thể chúng ta.

between CLK by day and PER by night.

For more precision,

Đế tăng sự chính xác,

thuỳ tùng còn dựa vào những tín hiệu bên ngoài như:

our SCNs also rely on external cues

like light,

ánh sáng, thức ăn, âm thanh, và nhiệt độ.

food,

noise,

and temperature.

Chúng ta gọi các tín hiệu này là "zeitgebers",

We called these zeitgebers,

German for "givers of time."

trong tiếng Đức có nghĩa là "vật cho thời gian"

Siffre lacked many of these cues underground,

Siffre thiếu những tín hiệu này khi ở dưới lòng đất

but in normal life, they fine tune our daily behavior.

nhưng trong cuộc sống hằng ngày, các tín hiệu này giúp điều chỉnh

các hoạt động hằng ngày của ta.

For instance, as natural morning light filters into our eyes,

Ví dụ như ánh sáng ban mai khi chiếu vào mắt

it helps wake us up.

sẽ giúp đánh thức chúng ta dậy.

Traveling through the optic nerve to the SCN,

Ánh sáng di chuyển qua thần kinh thị giác đến thùy tùng,

it communicates what's happening in the outside world.

và thông báo về các sự việc đang diễn ra ở thế giới bên ngoài.

The hypothalamus then halts the production of melatonin,

Vùng dưới đồi trong não sẽ tạm dừng sản xuất của metalonin

a hormone that triggers sleep.

một hormone giúp kích thích buồn ngủ.

At the same time,

Đồng thời, nó kích thích sự sản xuất của vasopressin

it increases the production of vasopressin

and noradrenaline throughout the brain,

và noradrenaline trong não,

giúp điều khiển chu kì ngủ của chúng ta.

which help control our sleep cycles.

At about 10 am,

Vào khoảng 10 giờ sáng, sự gia tăng nhiệt độ trong cơ thể

the body's rising temperature drives up our energy and alertness,

làm tăng năng lượng và sự tỉnh táo của chúng ta.

và vào khoảng trưa, hoạt động và sự phối hợp của các cơ trong cơ thể

and later in the afternoon,

it also improves our muscle activity and coordination.

cũng được cải thiện.

Bright screens at night can confuse these signals,

Ánh sáng từ màn hình điện tử vảo buổi tối có thể

làm nhiễu những tín hiệu này,

which is why binging on TV before bed makes it harder to sleep.

đó là nguyên nhân gây khó ngủ khi chúng ta xem TV liên tục trước khi ngủ

But sometimes we need to be even more precise when telling the time,

Trong một số trường hợp, chúng ta cần biết thời gian chính xác hơn

which is where the brain's internal stopwatch chimes in.

đó là khi chiếc đồng hồ bấm giờ trong não bộ sẽ tham gia hoạt động.

One theory for how this works involves the fact

Một giả thuyết về cơ chế hoạt động của chiếc đồng hồ này

liên quan đến sự truyền đạt thông tin giữa cặp nơ-ron thần kinh.

that communication between a given pair of neurons

always takes roughly the same amount of time.

Vì thời gian truyền thông tin giữa 2 nơ-ron thường bằng nhau,

So neurons in our cortex and other brain areas

nên các nơ-ron ở vỏ não và các vùng não khác

may communicate in scheduled, predictable loops

có thể kết nối với nhau qua các vòng liên lạc

mặc định và được dự đoán.

that the cortex uses to judge with precision how much time has passed.

Võ não sử dụng chúng để đánh giá chính xác khoảng thời gian đã trôi qua.

That creates our perception of time.

Nhờ vào đó chúng ta có được sự nhận thức về thời gian.

In his cave, Siffre made a fascinating additional discovery about this.

Khi ở trong hang, Siffre còn tìm ra được một khám phá thú vị.

Every day, he challenged himself to count up to 120

Hằng ngày, ông thách thức bản thân đếm đến 120

với tốc độ là một con số trong một giây.

at the rate of one digit per second.

Over time, instead of taking two minutes, it began taking him as long as five.

Lâu dần, thay vì mất 2 phút, ông mất đến 5 phút để đếm đến 120.

Cuộc sống cô độc trong hang tối đã làm sai lệch khái niệm thời gian của Siffre

Life in the lonely, dark cave had warped Siffre's own perception of time

despite his brain's best efforts to keep him on track.

mặc cho sự cố gắng của não bộ để giúp ông duy trì khái niệm về thời gian.

This makes us wonder what else influences our sense of time.

Điều này khiến chúng ta tự hỏi còn gì khác tác động đến

sự nhận thức thời gian của chúng ta.

And if time isn't objective, what does that mean?

Nếu thời gian không là một khái niệm khách quan thì nó nghĩa là gì?

Could each of us be experiencing it differently?

Liệu mỗi chúng ta có thể trải nghiệm thời gian khác nhau không?

Only time will tell.

Chỉ thời gian mới có thể cho ta biết.