Cung phản xạ là con đường thần kinh truyền thông tin từ nơi tiếp nhận kích thích đến cơ quan tạo đáp ứng trong một phản xạ. Khi bác sĩ gõ nhẹ vào gân bánh chè và cẳng chân duỗi ra, đáp ứng xảy ra rất nhanh mà người được khám không phải suy nghĩ để ra lệnh cho cơ. Nhưng nhanh không có nghĩa là tín hiệu “bỏ qua hệ thần kinh”.
Để hiểu cơ chế, chúng ta cần xác định được kích thích, thụ thể, đường truyền cảm giác, nơi xử lý và đường truyền vận động. Mô hình 5 thành phần dưới đây là cách tiếp cận phù hợp khi mới học sinh lí thần kinh.
5 thành phần của cung phản xạ
- Thụ thể (receptor): nhận biến đổi của môi trường hoặc mô cơ thể, chuyển thành tín hiệu phù hợp để hệ thần kinh xử lý.
- Đường hướng tâm (afferent pathway): thường là neuron cảm giác dẫn thông tin về hệ thần kinh trung ương.
- Trung tâm tích hợp (integration center): nơi diễn ra xử lý tín hiệu; ở nhiều phản xạ đơn giản, đó là các mạch neuron tại tủy sống.
- Đường li tâm (efferent pathway): dẫn tín hiệu từ trung ương đến bộ phận đáp ứng, thường qua neuron vận động trong phản xạ thân thể.
- Cơ quan đáp ứng (effector): có thể là cơ hoặc tuyến, thực hiện thay đổi quan sát được.
Ta có thể ghi nhớ bằng chuỗi: kích thích → thụ thể → hướng tâm → trung tâm tích hợp → li tâm → cơ quan đáp ứng. Đây là trình tự chức năng, không phải khẳng định mọi phản xạ đều có đúng một synapse hoặc diễn ra tại tủy sống.
Ví dụ 1: Phản xạ gân bánh chè
Khi gõ vào gân bánh chè, cơ tứ đầu đùi bị kéo giãn ngắn. Thoi cơ (muscle spindle) cảm nhận sự kéo giãn và phát xung theo neuron cảm giác vào tủy sống. Tại đây, sợi hướng tâm kích thích trực tiếp neuron vận động alpha chi phối cơ tứ đầu đùi. Cơ co lại và cẳng chân duỗi.
Đường kích thích từ cảm giác đến neuron vận động chính là phần được gọi là phản xạ căng cơ đơn synapse. Song đáp ứng hoàn chỉnh còn có các mạch điều hòa, như ức chế cơ đối vận, nên không nên giản lược toàn bộ hiện tượng thành đúng hai neuron.
Phản xạ gân bánh chè thường được dùng minh họa vì dễ quan sát, nhưng kết quả khám thực tế chịu ảnh hưởng của tư thế, mức thư giãn cơ và tình trạng hệ thần kinh. Không dùng một lần quan sát ở nhà để tự kết luận bệnh lí.
Ví dụ 2: Phản xạ rút tay khỏi vật nóng
Khi da tiếp xúc nguồn nhiệt gây hại, các thụ thể cảm giác đau kích hoạt tín hiệu hướng tâm. Trong tủy sống, mạng interneuron phối hợp tăng hoạt động cơ gấp và giảm hoạt động các cơ đối kháng phù hợp để rút chi khỏi nguồn nguy hiểm. Đây là ví dụ của phản xạ đa synapse.
Trong lúc cơ thể khởi phát đáp ứng rút tay, thông tin cảm giác cũng được truyền lên các trung tâm não để hình thành trải nghiệm cảm giác có ý thức. Vì vậy, việc rút tay có thể bắt đầu trước khi chúng ta diễn đạt thành lời rằng “tay đang đau”. Não bộ vẫn tham gia điều chỉnh hành vi tiếp theo.
Phân biệt phản xạ và động tác có chủ ý
Phản xạ là đáp ứng được tổ chức bởi mạch thần kinh khi xuất hiện kích thích thích hợp, thường có tính lặp lại tương đối. Động tác có chủ ý, như chủ động nhấc tay để cầm ly nước, chịu sự tham gia rõ của hệ thống lập kế hoạch và điều khiển vận động. Tuy nhiên, cùng một cơ xương có thể tham gia cả hành vi tự ý lẫn phản xạ.
Một nhầm lẫn khác là “phản xạ luôn vô điều kiện và không thể thay đổi”. Trên thực tế, cường độ nhiều phản xạ có thể được điều biến bởi tín hiệu đi xuống từ não, bối cảnh và tình trạng sinh lí của cơ thể. Cần phân biệt việc mạch cơ bản có sẵn với khả năng điều chỉnh mức đáp ứng.
Cách dạy cung phản xạ bằng một hoạt động 10 phút
Giảng viên có thể đưa tình huống “chạm nhầm bề mặt nóng” và yêu cầu nhóm sinh viên điền tên 5 thành phần vào một sơ đồ trống. Sau đó, đổi sang tình huống gõ gân bánh chè và yêu cầu xác định phần nào tương đồng, phần nào khác về số lượng synapse.
Ở vòng cuối, sinh viên giải thích vì sao sơ đồ không nên vẽ mũi tên “từ da lên não rồi từ não xuống cơ” như con đường bắt buộc cho mọi phản xạ rút tay. Hoạt động buộc người học dùng cơ chế để sửa một ngộ nhận phổ biến, thay vì chỉ học thuộc danh sách.
Để có nền tảng trước bài này, có thể đọc thêm về điện thế nghỉ của neuron và điện thế hoạt động, hai cơ chế cần thiết để giải thích sự lan truyền tín hiệu thần kinh.
Câu hỏi tự kiểm tra
1. Vì sao thụ thể không đồng nghĩa với “não”? 2. Neuron hướng tâm và li tâm khác nhau ở chiều dẫn thông tin thế nào? 3. Vì sao phản xạ gân bánh chè được gọi là đơn synapse ở mạch kích thích chính, còn phản xạ rút tay cần nhiều neuron trung gian?
Tài liệu tham khảo
- Betts, J. G. và cộng sự (2022). Anatomy and Physiology 2e, 14.3: Motor Responses. OpenStax.
- Betts, J. G. và cộng sự (2022). 16.4: The Sensory and Motor Exams. OpenStax.
