Một nghiên cứu mới của Đại học bang Pennsylvania ở Hoa Kỳ cho thấy sự co cơ bụng, hiện tượng cực kỳ phổ biến ở người và thậm chí không thể nhận thấy, có thể giúp não loại bỏ chất thải bằng cách thúc đẩy dòng chảy của dịch não tủy, từ đó đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe của não. Sử dụng thí nghiệm trên chuột và mô hình máy tính, nhóm nghiên cứu đã báo cáo cơ chế tiềm năng này trên tạp chí Nature Neuroscience, đưa ra lời giải thích vật lý mới về “tại sao hoạt động thể chất lại tốt cho não”.
Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng khi cơ bụng siết chặt, chúng sẽ ép mạng lưới tĩnh mạch trong khoang bụng nối với tủy sống và não, tạo ra hiệu ứng tương tự như một "hệ thống thủy lực". Áp lực này được dẫn lên dọc theo đám rối tĩnh mạch đốt sống, khiến não di chuyển nhẹ trong hộp sọ. Sự dịch chuyển tinh tế này dường như thúc đẩy dòng chảy của dịch não tủy trên bề mặt não và trong không gian bên trong, giúp loại bỏ chất thải trao đổi chất có thể cản trở chức năng não bình thường. Sự tích tụ của những chất thải này được cho là có liên quan chặt chẽ đến các bệnh thoái hóa thần kinh khác nhau như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson.
Patrick Drew, tác giả tương ứng của bài báo và giáo sư khoa học kỹ thuật và cơ học, phẫu thuật thần kinh, sinh học và kỹ thuật y sinh tại Đại học bang Pennsylvania, cho biết các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng các yếu tố như giấc ngủ và mất tế bào thần kinh có thể ảnh hưởng đến dòng chảy của dịch não tủy trong não và nghiên cứu này giải thích thêm rằng "chỉ cần di chuyển cơ thể" cũng có thể trở thành một cơ chế sinh lý quan trọng để tăng cường sức khỏe não bộ. Ông ví quá trình này giống như một hệ thống thủy lực, trong đó sự co cơ bụng hoạt động như một “máy bơm”. Ngay cả một sự siết chặt chuẩn bị nhẹ trước khi đứng lên hoặc bước một bước cũng đủ để tạo áp lực lên não thông qua mạng lưới tĩnh mạch, gây ra những dịch chuyển nhỏ của não và thúc đẩy dòng chảy của dịch não tủy.
Để quan sát trực tiếp quá trình này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hai kỹ thuật hình ảnh tiên tiến trên chuột: kính hiển vi hai photon và chụp cắt lớp vi tính (microCT). Sử dụng kính hiển vi hai photon, có thể tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao trong điều kiện sống, các nhà nghiên cứu đã ghi lại khoảnh khắc con chuột chuẩn bị di chuyển và vừa gồng cơ bụng nhưng trước khi thực sự bước đi, não đã hơi "chuyển động" trong hộp sọ. Micro-CT cung cấp cho nhóm nghiên cứu hình ảnh ba chiều của các cấu trúc bên trong, bao gồm cột sống và đám rối tĩnh mạch, giúp làm rõ các kết nối cơ học giữa khoang bụng và não.
Để xác nhận rằng sự dịch chuyển não thực sự là do áp lực bụng chứ không phải các yếu tố chuyển động khác gây ra, các nhà nghiên cứu đã áp dụng áp lực bên ngoài có kiểm soát lên bụng của những con chuột được gây mê nhẹ mà không kích hoạt bất kỳ chuyển động tích cực nào. Các thí nghiệm cho thấy não của chuột vẫn dịch chuyển đáng kể ngay cả khi áp suất tác dụng thấp hơn mức áp suất được sử dụng bởi còng tay của con người trong các phép đo huyết áp thông thường. Sau khi giảm áp lực ổ bụng, não sẽ nhanh chóng trở lại vị trí ban đầu, chứng tỏ rằng những thay đổi về áp lực ổ bụng có thể ảnh hưởng đáng kể đến vị trí vật lý của não trong khoang sọ trong một khoảng thời gian rất ngắn.
Sau khi thiết lập được mối liên hệ giữa sự co cơ bụng và chuyển động của não, nhóm nghiên cứu đã chuyển sự chú ý của họ sang việc những sự dịch chuyển như vậy ảnh hưởng như thế nào đến dòng chảy dịch não tủy. Công nghệ hình ảnh hiện tại vẫn khó nắm bắt đầy đủ hành vi dòng chảy ba chiều nhanh chóng và phức tạp của dịch não tủy trong điều kiện sống, vì vậy các nhà nghiên cứu đã chuyển sang mô phỏng máy tính, dẫn đầu bởi Francesco Costanzo, giáo sư khoa học kỹ thuật và cơ học, kỹ thuật y sinh, kỹ thuật cơ khí và toán học, để xây dựng một mô hình vật lý.
Costanzo cho biết, trong mô hình chất lỏng liên quan đến não, nhiều chuyển động độc lập và kết hợp phải được xử lý đồng thời, cũng như các hiện tượng vật lý đặc biệt của các hạt chất lỏng đi qua cấu trúc màng nhiều lớp trong não, về mặt kỹ thuật rất khó khăn. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã áp dụng một phương pháp đơn giản hóa: xử lý não như một môi trường xốp có cấu trúc tương tự như miếng bọt biển - với một "bộ khung" mềm cho phép chất lỏng di chuyển giữa các lỗ chân lông và các nếp gấp ở các quy mô khác nhau. Trong khuôn khổ này, các nhà nghiên cứu có thể mô phỏng cách dịch não tủy chảy qua các không gian khác nhau khi não di chuyển nhẹ do áp lực bụng, tương tự như nước chảy qua miếng bọt biển bị ép liên tục.
Tiếp tục phép ẩn dụ này, Costanzo gọi bộ não một cách sinh động là “một miếng bọt biển bẩn thỉu”. Trong cuộc sống hàng ngày, người ta thường bóp một miếng bọt biển dưới vòi nước để nước sạch thẩm thấu và cuốn đi chất bẩn. Tương ứng với não, sự dịch chuyển nhẹ của mô não do co cơ bụng cũng giống như sự ép theo chu kỳ của “miếng bọt biển” này, thúc đẩy dòng chảy của dịch não tủy trên bề mặt và không gian bên trong của nó, từ đó giúp loại bỏ chất thải. Kết quả mô phỏng cho thấy kiểu chuyển động này thực sự được kỳ vọng sẽ cải thiện lưu thông dịch não tủy và hiệu quả loại bỏ chất thải ở quy mô thời gian vĩ mô.
Drew đã chỉ ra rằng nghiên cứu hiện tại chủ yếu dựa trên mô hình chuột, phương thức hoạt động và tác dụng cụ thể của các cơ chế liên quan ở người vẫn cần được xác nhận bởi một số lượng lớn các nghiên cứu tiếp theo. Tuy nhiên, những phát hiện hiện tại gợi ý rằng ngay cả những chuyển động thông thường hàng ngày - chẳng hạn như siết chặt tự nhiên phần thân và bụng khi đi bộ, hoặc thậm chí căng nhẹ để duy trì sự ổn định của cơ thể - có thể lặng lẽ thúc đẩy lưu thông dịch não tủy thông qua khớp nối cơ học, từ đó cung cấp một số biện pháp bảo vệ chống lại các bệnh thoái hóa thần kinh liên quan đến tích tụ chất thải. Ông tin rằng kết quả này cung cấp một hướng giải thích mới cho việc tập thể dục nhằm cải thiện sức khỏe não bộ: không chỉ cải thiện chức năng tim phổi và các chỉ số trao đổi chất mà còn cả sự kết nối cơ học trực tiếp giữa cơ và não có thể là một trong những mối liên kết chính.
Bài nghiên cứu có tiêu đề "Chuyển động của não được điều khiển bởi khớp nối cơ học với bụng" (Não chuyển động được điều khiển bởi khớp nối cơ học với bụng) và được đăng trên tạp chí "Khoa học thần kinh tự nhiên" vào ngày 27 tháng 4 năm 2026. Các tác giả của bài báo đến từ nhiều phòng thí nghiệm và trung tâm nghiên cứu tại Bang Pennsylvania, bao gồm Viện Khoa học Đời sống Huck và Trung tâm Hình ảnh Định lượng. Một số nghiên cứu sinh sau tiến sĩ, trợ lý nghiên cứu, nghiên cứu sinh và sinh viên đại học tham gia vào các thí nghiệm trên động vật, chụp ảnh hai photon và micro-CT, mô hình cơ học và phân tích dữ liệu.
Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi các khoản tài trợ từ Viện Y tế Quốc gia, Bộ Y tế Pennsylvania và Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ. Nhóm nghiên cứu tuyên bố rằng nếu có thêm bằng chứng ở người trong tương lai có thể xác nhận tầm quan trọng của "con đường thủy lực bụng-não" này, cộng đồng khoa học có thể đánh giá chính xác hơn tác động của các loại, cường độ và tần suất hoạt động thể chất khác nhau trong việc thúc đẩy lưu thông dịch não tủy và đẩy nhanh quá trình loại bỏ chất thải, từ đó đưa ra các khuyến nghị tập thể dục có mục tiêu hơn để ngăn ngừa các bệnh như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson. Cho đến lúc đó, nghiên cứu này ít nhất cũng mang đến cho mọi người một góc nhìn mới: những hoạt động hàng ngày tưởng chừng như không đáng kể và sự gắng sức nhẹ nhàng đó rất có thể đang âm thầm thực hiện một “công việc dọn dẹp” vô hình cho bộ não của chúng ta.