b. Các khía cạnh vật lý của âm thanh: Như đã đề cập trên đây, âm thanh thực tế là chuyển động vật lý của các phân tử không khí có dạng hình sin do một vật rung động gây ra. Đôi khi người ta cũng có thể thấy được các rung động này ở một chiếc loa phóng thanh không có bọc bên ngoài. Khi nhạc trổi lên ở các nốt thấp nhất, bạn sẽ thấy mặt loa phập phồng lên xuống. Diễn tiến kế tiếp mà bạn không thấy được là chiếc lá ép các phân tử không khí thành các đợt sóng. Ngay sau đó, các đợt sóng này truyền đến tai bạn dù rằng cường độ đã bị yếu đi khá nhiều trong suốt hành trình của chúng. Tất cả mọi kích thích khác phát ra âm thanh nói chung đều vận hành tương tự như vậy đế chuyển các đợt sóng truyền không khí đến tai. Không khí – hoặc một môi trường trung gian nào khác, như nước chẳng hạn – là yếu tố cần thiết để giúp cho các rung động truyền đến tai chúng ta. Điều này lý giải được tại sao không có âm thanh trong môi trường chân không.

Sở dĩ chúng ta thấy được chiếc loa phóng thanh chuyển động khi nhạc chơi ở các nốt thấp là nhờ một đặc điểm quan trọng của âm thanh, gọi là tần số. Tần số (frequency) là số các đỉnh sóng tính được trong một giây đồng hồ. Đối với các rung động có tần số khá thấp, trong 1 giây có tương đối ít chu kỳ sóng thăng – giáng, diễn ra chậm chạp – mắt thường có thể nhìn thấy được, như trường hợp rung động ở chiếc loa phóng thanh. Các rung động có tần số thấp chuyển hóa thành các âm thanh có cao độ rất thấp. [Cao đọ (pitch) là một đại lượng xác định âm thanh “cao” hay “thấp”]. Thí dụ, âm thanh có tần số thấp nhất mà con người nghe được là âm thanh có tần số rung động 20 chu kỳ một giây. Các rung động có tần số cao hơn chuyển hóa thành âm thanh có cao độ cao hơn. Ở giới hạn trên của âm phổ (sound spectrum), con người có thể cảm nhận được các âm thanh có tần số lên đến 2 ngàn chu kỳ một giây. Điều thú vị là nhiều loại động vật có khả năng cảm nhận các âm thanh ở tần số lớn hơn nhiều so với loài người, nên chúng nghe được các loại âm thanh thấp hơn hoặc cao hơn so với chúng ta.

Trong khi tần số âm thanh giúp chúng ta thưởng thức được các âm thanh ở các nốt cao của chiếc sáo và ở các nốt thấp của chiếc kèn tuba, thì cường độ (intensity) là một đặc điểm của các rung động có dạng sóng giúp chúng ta phân biệt được các loại âm thanh ồn ào và êm dịu. Cường độ phản ảnh sự khác biệt giữa các đỉnh và đáy của áp suất không khí ở sóng âm thanh khi nó truyền qua không khí. Các đợt sóng có đỉnh và đáy nhỏ sinh ra âm thanh êm dịu, còn các đợt sóng có đỉnh và đáy tương đối lớn sinh ra âm thanh ồn ào.

Chúng ta cảm nhận được một phạm vi cường độ âm thanh khá lớn: âm thanh to nhất chúng ta nghe được có cường độ gấp 10 triệu lần âm thanh nhỏ nhất mà chúng ta nghe được. Phạm vi này được tính là decibel, dùng để xếp loại các âm thanh thông thường trên một hệ thống tọa độ (xem Hình 3 – 8). Khi cường độ lên cao hơn mức 120 decibel, các âm thanh gây đau nhức tai. Thường xuyên phải nghe loại âm thanh này người ta sẽ bị bệnh ở cơ quan thính giác.

Não bộ chúng ta làm sao có thể phân biệt được các độ dài sóng có tần số và cường độ khác biệt nhau? Các nghiên cứu về lá nền (basilar membrane) cho chúng ta một đầu mối giải thích. Lá nền là một bộ phận thuộc ốc tai (cochlea) có nhiệm vụ chuyển hóa các rung động vật lý thành các xung lực thần kinh. Dường như các loại âm thanh tác động đến các khu vực khác nhau trên lá nền tùy thuộc vào tần số rung động của chúng. Phần lá nền sát bên cửa sổ bầu dục nhạy cảm nhất đối với các âm thanh có tần số cao, còn phần lá nền sát đầu bên trong của ốc tai nhạy cảm nhất đối với các âm thanh có tần số thấp. Khám phá này dẫn đến lý thuyết định vị thính lực (place theory of hearing). Lý thuyết này cho rằng các khu vực khác nhau trên lá nền phản ứng với các tần số khác nhau.

Tuy vậy, lý thuyết định vị không lý giải đầy đủ các khía cạnh của thính lực, bởi vì nó cho rằng các âm thanh có tần số khá thấp khởi động các nơron nằm khắp một diện tích khá rộng trên lá nền chứ không định vị cụ thể nơi nào cả. Do đó, người ta đã đề nghị cách lý giải bổ sung là lý thuyết tần số thính lực (frequency theory of hearing). Lý thuyết này cho rằng toàn bộ lá nền hoạt động giống như một chiếc loa nhỏ, rung động toàn bộ khi phản ứng với một âm thanh. Theo cách giải thích này, tín hiệu do các thụ thể thần kinh chuyển đi có liên hệ trực tiếp với tần số của các âm thanh mà chúng ta nhận được, và số xung lực thần kinh chuyển đi ấy là một hàm tuyến tính của tần số âm thanh. Như vậy, cường độ của âm thanh càng cao (và do đó tần số của các đỉnh sóng âm thanh càng lớn) thì số lượng tín hiệu thần kinh truyền đi qua dây thần kinh thính giác đến não bộ sẽ càng lớn.

Hầu hết các nghiên cứu đều đưa ra kết luận rằng cả hai lý thuyết đinh vị và tần số thính lực đều lý giải chính xác các tiến trình nền tảng của thính giác có tính đặc thù chứ không bao quát một mức độ tần số. Đặc biệt, lý thuyết định vị giải thích hợp lý hơn về tiến trình cảm nhận các âm thanh có tần số cao, còn lý thuyết tần số giải thích hợp lý hơn đối với các âm thanh có tần số thấp. Các âm thanh có cao độ trung bình dường như được phối hợp lý giải bởi hai lý thuyết ấy.

Sau khi rời khỏi tại tín hiệu, thính giác được truyền đến vùng vỏ não thính giác thông qua một loạt liên kết thần kinh phức tạp. Khi được truyền đi, tín hiện chỉ được dẫn truyền qua các nơron có phản ứng đối với các loại âm thanh đặc biệt mà thôi. Chỉ riêng trong phạm vi vỏ não mà nói, cũng có các nơron chỉ đáp ứng riêng với các dạng âm thanh đặc biệt, như tiếng tích tắc hoặc tiếng thì thầm chẳng hạn. Ngoài ra, một số nơron chỉ đáp ứng với một dạng âm thanh đặc biệt như âm thanh có giọng đều đều chứ không đáp ứng với dạng âm thanh có giọng nhát gừng.

Nếu tìm hiểu cách sấp xếp tế bào ở vùng vỏ não thính giác, chúng ta sẽ thấy các tế bào não nằm cạnh nhau đáp ứng với cùng một tần số. Như vậy, vùng vỏ não thính giác được sắp xếp theo dạng một “bản đồ” các tần số âm thanh, giống y như trường hợp vùng vỏ não thị giác biểu trưng cho thị trường (visual field) vậy. (Muốn tìm hiểu các nỗ lực gần đây nhất nhằm giúp đỡ cho những người bị rối loạn hay khuyết tật về thính giác cũng như thị giác, hãy xem đoạn ứng dụng tâm lý học).

c. Giữ thăng bằng đối với các thăng trầm trong cuộc sống: Một số cấu trúc trong tai liên quan đến cảm giác thăng bằng của chúng ta nhiều hơn so với thính giác. Các ống bán nguyệt (semicircular canals) thuộc tai trong gồm có ba óng chứa chất dịch di động lõm bõm khi đầu cử động để truyền các tín hiệu về các chuyển động xoay tròn hay chuyển động thẳng của cơ thể đến não bộ. Lực kéo cơ thể gây ra bởi chuyển động gia tốc về phía trước, phía sau, hoặc thăng giáng, cũng như lực kéo bất biến của trọng lực đối với cơ thể, đều được cảm nhận nhờ các nhĩ thạch (otoliths = sỏi tai). Sỏi tai là các viên thủy tinh bé tí nhạy cảm với chuyển động nằm bên trong các ống bán nguyệt. Khi chúng ta cử động, các viên thủy tinh này lay động giống như cát di chuyển trên bãi biển. Não bộ sẽ không cảm nhận được các tín hiệu truyền đến từ các viên sỏi tai bị mất trọng lượng đi là nguyên nhân gây ra bệnh do bay trong vũ trụ (space sickness) mà hơn phân nửa các nhà du hành vũ trụ thường mắc phải.

ỨNG DỤNG TÂM LÝ HỌC

CẢI THIỆN CÁC GIÁC QUAN NHỜ TIẾN BỘ KỸ THUẬT

Ước mơ bị xem là khoa học giả tưởng chỉ trong vài năm trước đây thôi thì nay đã gần thành hiện thực: đó là ước mơ thay thế các cơ quan cảm giác hoạt động trục trặc bằng các cơ quan nhân tạo.

Bước tiến bộ lớn lao nhất đã thực hiện được trong lãnh vực thính giác. Nhờ các tiến bộ kỹ thuật, nhiều người bị tật điếc từng phần (partial deafness) ở Hoa Kỳ hiện nay dã có thể nghe được các loại âm thanh như tiếng còi ô tô và tiếng chuông cửa. Tiến bộ này thực hiện dược nhờ một chiếc tai điện tử ghép nối trực tiếp với ốc tai (cochlea).

Thiết bị này hoạt động hữu hiệu trong một số trường hợp tật điếc trong đó các tế bào lông (hair cells) trong ốc tai bị tổn thương đến mức không còn đủ sức chuyển hóa các rung động âm thanh thành các xung lực thần kinh mà não bộ xử lý được.

Người ta sử dụng một micro tí hon gắn bên ngoài tai để lọc âm rồi chuyển đến một bộ phận xử lý âm thanh gắn ở cầu vai hoặc dây đeo nhằm giúp người sử dụng loại trừ tiếng ồn của môi trường chung quanh bằng nột nút điều chỉnh. Tín hiệu điện tử sau đó được truyền đến một máy phát thanh (transmitter) gán ở sau tai. Máy này phát sóng đến một bộ phận thu âm (a receiver) tí hon gắn ở bên trong hộp sọ. Bộ phận thu âm này nối trực tiếp với ốc tai bằng 22 dây tóc. Bộ phận thu âm này phát ra các tín hiệu xung điện kích thích ốc tai truyền tín hiệu đến não bộ, giúp cho người ta nghe được âm thanh.

Mặc dù thiết bị này không giúp người ta phân biệt rõ tiếng nói–những người sử dụng báo cáo rằng họ nghe tiếng nói bình thường giống như tiếng nói của chú vịt Donald trong phim hoạt hình Disney–nhưng khoảng phân nửa số người sử dụng các thiết bị cấy ghép tiến bộ nhất này đều nghe hiểu được các giọng nói quen thuộc và tiếng nói trong điện thoại. Các thiết bị cấy ghép này cũng giúp người ta dùng cảm nhận được sự khác biệt giữa các âm thanh lớn nhỏ. Hơn nữa, với đà cải tiến kỹ thuật rất có thể âm thanh sẽ được phân biệt rõ hơn thế nữa. Và một ngày kia có lẽ thiết bị cấy ghép ấy sẽ giúp cho người ta đạt được cảm giác gần như thính giác tự nhiên.

Các thiết bị khác nhằm cải thiện thính giác nhờ ưu điểm của máy điện toán. Bộ máy trợ thính (hearing aids) thuộc thế hệ mới nhất gồm có một máy điện toán bỏ túi nối liền với ống nghe gần ở tai. Máy điện toán có khả năng phân tích các âm thanh nhận được để nhận diện ra tần số, âm điệu, và cao độ của chúng. Thông tin này sau đó được vận dụng để làm cho tiếng nói trong hơn, rõ hơn, và loại trừ được tiếng ồn của môi trường xung quanh, giúp cải tiến rất nhiều cho máy trợ thính.

Các tiến bộ kỹ thuật cũng dược vận dụng để giúp ích cho những người bị khuyết tật về thị giác. Thí dụ, kỹ thuật laser hứa hẹn chữa dược tật cận thị, sẽ giúp cho người cận thị không còn cần đến kính đeo mắt hoặc kính sát tròng (contact lens) nữa.

Tật cận thị phát sinh khi cấu trúc của mắt bi lệch lạc khiến cho thủy tinh thể không thể hội tụ ánh sáng phản chiếu hình ảnh đúng vị trí trên võng mạc. Nhờ giải phẫu chính xác lấy đi một mẩu giác mạc tí hon mà hình dạng giác mạc biến đổi giúp cho ánh sáng phản chiếu hình ảnh hội tụ đúng vào võng mạc (xem hình 3–9). Như vậy một ngày kia kính đeo mắt và kính sát tròng có lẽ sẽ là công cụ lỗi thời.

Tiến bộ kỹ thuật còn tạo hy vọng cho những người mù hoàn toàn. Thí dụ, một nhóm nhà nghiên cứu đã sử dựng một camera thu nhỏ gắn vào gọng kính của người mù. Hình ảnh do camera thu được sẽ được một máy điện toán phân tích, chuyển hóa thành 400 chấm đậm nhạt khác nhau. Kế đó, các chấm đậm nhạt này lại dược chuyển hóa thành các rung động có cường độ khác nhau, các chấm đậm hơn biểu thị các rung động nhanh hơn. Các rung động này sau đó được tiếp nhận ở phần bụng của người mù. Chỉ cần được huấn luyện đôi chút, người mù có thể “thấy” và phân biệt dược các đồ vật thông thường và cuối cùng họ có thể mở được cửa, đi lại trong nhà, và tìm thấy các đồ vật nhỏ dễ dàng.

Những kỹ thuật ứng dụng ở đây vẫn chưa tiến bộ bằng lĩnh vực trợ thính, bởi vì thị giác trước tiên phải được chuyển đổi thành xúc giác. Và dù sao các dụng cụ thay thế tai hay mắt cũng chưa đạt đến mức tinh vi như mong muốn, trong đó các tín hiệu được truyền trực tiếp vào não bộ để được cảm nhận giống như âm thanh hoặc hình ảnh tự nhiên. Dù vậy, các sáng kiến miêu tả ở đây hiện cũng gây niềm hy vọng thực sự cho rất nhiều người điếc và người mù; và trong tương lai chắc chắn họ sẽ thấy và nghe như người bình thường.

4. Khứu giác, vị giác, và các xúc giác

Về đến nhà sau một ngày làm việc, Audrey Wamer biết ngay có điều gì không ổn vào lúc cô mở cửa căn chung cư. Một mùi gì đó giống như mùi gas đốt – mùi nồng nặc lan khắp căn nhà. Cô lập tức phóng ra khỏi nhà, chạy vội qua buồng điện thoại bên kia đường để gọi đến công ty cung cấp khí đốt. Trong khi cô trình bày tình hình thì một tiếng nổ long trời phát ra, và sau đó Wamer thấy những ngọn lửa phụt ra từ các cửa sổ nhà cô. Nhờ ngửi được mùi gas mà cô đã cứu được mạng sống của mình.

Mặc dù cơ quan thính giác ít khi gây được ấn tượng mạnh mẽ như thế, nhưng hiển nhiên cuộc sống sẽ kém thú vị đáng kể nếu như chúng ta không ngửi được mùi cỏ mới cắt, không cảm nhận được mùi thơm của bó hoa hoặc không thưởng thức được hương vị của chiếc bánh nướng nhân táo. Giống như các cơ quan thính thị, mỗi giác quan còn lại mà chúng ta đang nghiên cứu – khứu giác, vị giác, và xúc giác đều đóng một vai trò quan trọng trong đời sống chúng ta.

a. Ngửi và nếm: Nhiều động vật có khả năng phân biệt mùi nhạy bén hơn chúng ta do phần lớn não bộ của chúng chỉ dành riêng cho chức năng ngửi mùi, nhưng chúng ta vẫn có thể phân biệt đến hơn 10 ngàn mùi khác nhau. Khứu giác cũng lưu lại khá bền vững trong ký ức chúng ta. Có những quên bẵng lâu ngày nhưng đôi khi chỉ cần một mùi hương dính líu đến chúng thoảng qua cũng đủ giúp chúng ta hồi tưởng lại được toàn bộ sự việc.

Kết quả của các “thử nghiệm ngửi mùi” đã chứng minh rằng nữ giới thường có khứu giác tinh tường hơn nam giới. Dù vậy, các nhà nghiên cứu vẫn chưa nhất trí với nhau về nguyên nhân của hiện tượng này. Một số người nêu giả thuyết rằng năng lực khứu giác liên quan đến sự khác biệt về hệ nội tiết giữa nam và nữ bởi vì có chứng cứ cho thấy khả năng ngửi mùi của nữ giới thay đổi trong suốt thời gian hành kinh. Nhưng những người khác lại lập luận rằng ưu thế ngửi mùi của nữ giới đúng ra chỉ là phản ảnh của ưu thế về khả năng ngôn ngữ của họ. Theo lý thuyết này, nữ giới dễ dàng xác định tên gọi mùi hương hơn nam giới.

Đối với một số loài vật, đánh hơi là một kiểu truyền tin quan trọng. Nhờ tiết ra các chất pheromones, các hóa chất kích thích phản ứng của đồng loại, chúng có khả năng gởi đi các tín hiệu để báo cho đồng loại biết tình trạng sẵn sàng về mặt tình dục chẳng hạn. Thí dụ, một vài chất tiết ra ở âm hộ của khỉ cái có tác dụng hóa học lôi cuốn bọn khỉ đực.

Dường như có vẻ hợp lý khi cho rằng loài người cũng thông đạt với nhau nhờ các chất pheromone tiết ra, nhưng chứng cứ vẫn còn quá ít. Các chất tiết ra ở âm đạo của phụ nữ cũng có các loại hóa chất tương tự như loài khỉ cái, nhưng dường như các mùi ấy không liên quan gì đến hành vi tìch dục của nam giới cả. Ngược lại, sự hiện diện các chất này có thể giải thích được lý do khiến cho các phụ nữ sống gần gũi nhau lâu ngày thường có chu kỳ hành kinh diễn ra gần như đồng thời với nhau. Ngoài ra, chỉ một vài giờ sau khi sinh các sản phụ nhờ ngửi mùi đã có thể nhận ra được con của họ.

Hiện nay việc tìm hiểu cơ chế nền tảng của khứu giác chỉ mới ở bước khởi đầu. Chúng ta biết rằng khứu giác nảy sinh khi các phân tử của chất tiết mùi bay vào lỗ mũi tiếp xúc với các tế bào khứu giác (olfactory cells) gọi là các tế bào thụ thể ở mũi. Cho đến nay người ta đã khám phá ra được ít nhất có 1.000 loại tế bào thụ thể khác nhau, và mỗi loại có chức năng chuyên biệt đến mức chỉ phản ứng với một nhóm ít mùi mà thôi. Các tế bào khứu giác có cấu trúc giống như sợi tóc vươn ra không khí có khả năng chuyển hóa các phân tử mùi bay ngang qua thành các xung lực thần kinh truyền lên não bộ.

Không giống khứu giác, sử dụng đến hơn 1.000 loại tế bào thụ thể khác biệt nhau, cơ quan vị giác chỉ vận dụng 4 loại thụ thể căn bản. Bốn loại tế bào này phản ứng với bốn vị ngọt, chua, mặn, và đắng. Các vị khác chỉ là một phối hợp bốn vị căn bản này mà thôi.

Các tế bào thụ thể vị giác nằm ở các chồi vị giác (taste buds), được phân bố khắp mặt trên lưỡi. Nhưng sự phân bố này không đồng đều, một số vùng lưỡi nhạy cảm đối với vị căn bản này hơn vị khác. Như chúng ta thấy ở ảnh 3–10, đầu lưỡi nhạy cảm nhất đối với vi ngọt; thực tế, nếu để một chút đường lên cuối lưỡi dường như chẳng thấy ngọt chút nào cả. Tương tự, chỉ hai bên cạnh lưỡi mới nhạy cảm đối với vị chua, và phần đuôi lưỡi chuyên nếm các vị đắng.

Các vùng vị giác khác nhau trên lưỡi tương ứng với các khu vực đặc biệt khác nhau trong vỏ não. Các nơron phản ứng với các vị chua và đắng nằm ở một góc thuộc vùng vỏ não vị giác, còn các vị ngọt kích thích các nơron nằm ở góc đối ngược trong vùng vỏ não ấy. Ngược lại, vị mặn kích thích các nơron phân bố khắp toàn bộ vùng vỏ não vị giác.

Dĩ nhiên, cơ quan vị giác không chỉ hoạt động nhờ lưỡi, như bất cứ người nào bị nghẹt mũi cũng biết được. Mùi thơm, nhiệt độ, xúc chạm và thậm chí chỉ cần thấy thức ăn và thức uống cũng đều ảnh hưởng đến vị giác của chúng ta. Khả năng nếm các chất đặc biệt càng có tính di truyền ở một số gia đình. Ngoài ra, chính hành vi ứng xử và thói quen riêng của chúng ta cũng đóng một vai trò trong khả năng vị giác của chúng ta. Thí dụ, tật nghiện hút thuốc làm cho thức ăn vào trở nên nhạt nhẽo đi. Chúng ta cũng bị thiên lệch về vị giác do kinh nghiệm ấu thơ, như ở đoạn trích dẫn thời sự dưới đây.

b. Các xúc giác, xúc chạm, áp suất, nhiệt độ và đau đớn: Hãy xét tình cảnh khốn khổ của đứa bé này: bẩm sinh ra nó không biết đau là gì; tay chân của nó bị dị dạng và cong queo, trông như em bị chứng còi xương vậy. Một vài ngón tay bị mất. Một đầu gối bị vết thương lớn, và cặp môi loe bị cắn đứt nham nhở. Đối với mọi người, em bị xem là một đứa trẻ có hình dạng méo mó… Các ngón tay của nó không bị nứt nẻ thì cũng bị cháy phỏng bởi vì em không bao giờ rụt tay khỏi các vật dù các vật ấy nóng và nguy hiểm đến đâu, xương và các khớp xương em có hình thù méo mó vì em dậm quá mạnh khi bước đi hoặc chạy. Hai đầu gối bị lở loét vì bò qua các vật sắc nhọn mà em không hề có cảm giác gì. Dù có bị gãy xương hay trật khớp không, em cũng không biết đau để kêu cứu.

Hiển nhiên, hậu quả của hiện tượng không biết đau là sự hủy hoại cơ thể. Thí dụ, nếu bạn không biết đau thì thay vì rụt tay về khỏi ấm nước sôi, bạn lại tì vào nó, không biết rằng tay đang bị phỏng nặng. Cũng vậy, không cảm nhận được dấu hiệu báo động của các cơn đau bụng thường đi kèm với chứng sưng ruột thừa, ruột thừa của bạn có thể bị vỡ ra, gây nguy hiểm cho cơ thể. Các thí dụ này đủ nói lên tầm quan trọng của cảm giác biết đau đớn.

Trên thực tế, toàn bộ các xúc giác ở da của chúng ta – xúc chạm, áp suất, nhiệt độ, và đau đớn – đóng vai trò quyết định cho sự sống còn. Giúp chúng ta ý thức được tình trạng nguy hiểm có thể xảy ra cho cơ thể. Hầu hết để giác quan này hoạt động nhờ các thụ thể thần kinh nằm ở các vị trí sâu nông khác nhau trong da, và chúng cũng không được phân bố đều đặn. Chẳng hạn, khi nghiên cứu về các thụ thể nhạy cảm với áp suất, thì một vài vùng như ở các đầu ngón tay chẳng hạn có nhiều tế bào thụ thể hơn nên khá nhạy cảm với áp suất. Ngược lại, các vùng ít tế bào thụ thể hơn như ở giữa lưng rất ít nhạy cảm với áp suất (xem Hình 3 – 11).

Hình 3–11: Mức nhạy cảm của da ở các bộ phận khác nhau trên cơ thể. Đường kẻ càng ngắn thị bộ phận tương ứng trên cơ thể càng nhạy cảm hơn. Các ngón tay, ngón cái, môi, mũi, má, và ngón chân cái đều có mức nhạy cảm cao nhất. (Theo Weinstein, 1968)

Có lẽ giác quan ở da được nghiên cứu nhiều nhất là ở cơ quan cảm nhận đau đớn vì lý do dễ hiểu: người ta đến bác sĩ để được chữa trị do cảm thấy đau đớn chứ ít khi do các triệu chứng hay trạng thái khác. Gần một phần ba dân số Hoa Kỳ mắc phải các cơn đau kéo dài hoặc định kỳ. Nhiều người trong số này bị tổn thương đến mức không còn đủ năng lực sinh hoạt bình thường như một người trong xã hội.

Hiện nay, một lý thuyết quan trọng liên quan đến cảm nhận đau đớn gọi là lý thuyết cổng kiểm soát đau đớn (Gate – control theory of pain) đang giúp cho chúng ta các đầu mối mới mẻ để tìm hiểu cách thức khống chế cảm giác đau đớn. Thuyết này cho rằng có các thụ thể thần kinh đặc biệt dẫn đến các khu vực cụ thể trong não bộ chịu trách nhiệm về các cảm giác đau đớn. Khi các thụ thể này bị tác động do một thương tích hay rối loạn gì đó xảy ra cho một bộ phận trên cơ thể, thì một “cánh cổng” dẫn vào não bộ được mở ra khiến cho người ta có cảm giác đau đớn. Nhưng cũng có một nhóm thụ thể khác khi được kích thích lại có thể đóng “cánh cổng” ấy, do đó làm giảm cảm giác đau đớn.

Cánh cổng ấy có thể đóng lại theo hai cách. Thứ nhất, các xung lực khác có thể tràn ngập các con đường thần kinh liên hệ đến các cảm giác đau đớn, lan rộng khắp não bộ. Trong trường hợp này, các kích thích tê dại lấn át và đôi khi thế chỗ cho các tín hiệu đau đớn, do đó loại trừ đi kích thích đau đớn. Hiện tượng này giải thích được lý do tại sao việc xoa lớp da quanh vết thương giúp người ta giảm bớt cảm giác đau đớn: các kích thích chế ngự do việc xoa ngoài da có thể lấn át các kích thích đau đớn. Tương tự, động tác gãi có thể làm giảm bớt cơn ngứa (về mặt kỹ thuật được xếp vào loại kích thích đau đớn).

Cách thứ hai theo đó cánh cổng có thể được khởi động bởi chính bản thân não bộ. Não bộ có thể đóng được chiếc cổng ấy bằng cách gởi đi một tín hiệu xuống tủy sống đến khu vực bị thương, ra lệnh giảm bớt hoặc xoa dịu cảm giác đau đớn. Nhờ đó, các chiến binh bị thương tích trong chiến đấu có thể không cảm thấy đau đớn tình huống này tuy đáng ngạc nhiên nhưng có thật ở hơn phân nửa số người bị thương trong chiến trận. Hiện tượng không cảm thấy đau đớn xảy ra có lẽ vì các binh sĩ ấy cảm thấy niềm an ủi là vẫn còn sống đến mức não bộ của họ gởi một tín hiệu đến vùng bị thương ra lệnh đóng cánh cổng cảm giác đau đớn.

Tương tự, lý thuyết cổng kiểm soát có thể lý giải được các dị biệt về mặt văn hóa đối với vấn đề cảm nhận đau đớn. Một số khác biệt này làm chúng ta ngạc nhiên. Thí dụ, những người tham dự nghi thức hành lễ “xiên lin” ở Ấn Độ dùng các móc thép xuyên vào dưới da và các bắp thịt ở lưng. Trong suốt buổi lễ, họ treo người lủng lẳng trên một chiếc cột bằng những chiếc móc thép ấy. Sự kiện này dường như để gây ra sự đau đớn giằn vật chứ không nhằm tạo ra tâm trạng cầu nguyện và hưng phấn. Nhưng thực tế, khi các móc thép được rút ra thì các vết thương lành lại nhanh chóng. Và sau đó hai tuần lễ hầu như không để lại dấu vết nào cả.

Lý thuyết cổng kiểm soát cho rằng tình trạng không biết đau này do một tín hiệu từ não bộ của người hành lễ đã ra lệnh bít kín các đường thần kinh cảm giác đau đớn. Lý thuyết này cũng có thể lý giải được hiệu nghiệm của khoa châm cứu (acupuncture), một kỹ thuật cổ truyền của Trung Hoa dùng các kim nhọn cắm vào nhiều nơi trên cơ thể. Cảm giác do các mũi kim ấy gây ra có thể đóng cánh cổng dẫn đến não bộ làm giảm đi cảm giác đau đớn. Các chất giảm đau tự nhiên phát sinh trong cơ thể như endorphin (đã bàn ở chương 2) cũng như các tình cảm tích cực và tiêu cực đều đóng một vai trò đáng kể trong việc mở và đóng cánh cổng ấy.