Đi tìm câu trả lời
Các nhà nghiên cứu của Viện Khoa học thần kinh Caltech (Mỹ) đã tìm thấy các ký ức mạnh mẽ đó đã được mã hóa bởi các “nhóm” tế bào thần kinh cho phép các ký ức này tồn tại theo thời gian. Nghiên cứu này có ý nghĩa rất lớn đối với việc hiểu làm thế nào bộ nhớ có thể bị ảnh hưởng sau khi não bị tổn thương, chẳng hạn như do đột quỵ hoặc bệnh Alzheimer.
Công việc bắt đầu được thực hiện trong phòng thí nghiệm của Giáo sư sinh học Carlos Lois, Viện Khoa học thần kinh Caltech. Ông đã tiến hành theo dõi, kiểm tra hoạt động thần kinh của chuột khi chúng tìm hiểu và ghi nhớ một địa điểm mới. Một con chuột được đặt trong một chuồng thẳng với những bức tường trắng. Các biểu tượng đặc biệt được đánh dấu các vị trí khác nhau dọc theo các bức tường, một dấu cộng đậm ở gần cuối bên phải và một dấu gạch chéo ở gần trung tâm. Nước đường (một món ăn cho chuột) được đặt ở hai đầu của đường đua. Trong khi chuột khám phá, các nhà nghiên cứu đã đo hoạt động của các tế bào thần kinh cụ thể ở vùng đồi thị chuột (vùng não nơi hình thành ký ức mới) được biết là mã hóa cho các địa điểm.
Ban đầu khi được đặt trong đường đua, con chuột không biết phải làm gì và đi lang thang qua trái và phải cho đến khi nó gặp nước đường. Các tế bào thần kinh đơn lẻ được kích hoạt khi chuột chú ý đến một biểu tượng trên tường. Nhưng qua nhiều lần, con chuột đã làm quen với nó và nhớ các vị trí của đường. Khi chuột trở nên quen thuộc hơn, ngày càng nhiều tế bào thần kinh được kích hoạt đồng bộ bằng cách nhìn thấy từng biểu tượng trên tường. Về cơ bản, chuột đã nhận ra vị trí của nó đối với từng biểu tượng.
Để nghiên cứu làm thế nào những ký ức đó mờ dần theo thời gian, ông đã bỏ những con chuột ra khỏi đường đua trong 20 ngày. Khi trở lại đường đua sau quãng thời gian này, những con chuột đã hình thành những ký ức mạnh mẽ được mã hóa bởi số lượng tế bào thần kinh cao hơn đã ghi nhớ nhiệm vụ một cách nhanh chóng. Mặc dù một số tế bào thần kinh hoạt động khác nhau, bộ nhớ của chuột được theo dõi rõ ràng có thể xác định được khi phân tích hoạt động của các nhóm lớn tế bào thần kinh. Nói cách khác, sử dụng các nhóm tế bào thần kinh cho phép não có khả năng dự phòng và vẫn nhớ lại ký ức ngay cả khi một số tế bào thần kinh ban đầu rơi vào im lặng hoặc bị hư hại.
M-Sơ đồ về hoạt động thần kinh ở vùng hải mã, được ghi lại từ một con chuột khi nó học về một môi trường mới.
Làm thế nào để tế bào thần kinh mã hóa ký ức dài hạn?
Hình ảnh song phương về hoạt động của tế bào thần kinh ở vùng đồi thị chuột cho thấy, từ ngày này sang ngày khác, khoảng 40% tế bào thần kinh thay đổi khả năng phản ứng với tín hiệu, nhưng sau đó chỉ có 1% tế bào thay đổi mỗi ngày. Mặc dù có những thay đổi này, các phản ứng của nơron vẫn có khả năng phục hồi khi không tiếp xúc với một nhiệm vụ đã hoàn thành trước đó hoặc với các tổn thương vùng đồi thị. Không giống như các tế bào thần kinh riêng lẻ, các phản ứng thay đổi sau một vài ngày, các nhóm tế bào thần kinh có hoạt động đồng bộ giữa và trong bán cầu cho thấy các phản ứng ổn định trong vài tuần. Khả năng một tế bào thần kinh duy trì khả năng phản ứng của nó qua nhiều ngày tỷ lệ thuận với số lượng tế bào thần kinh mà hoạt động của nó là đồng bộ. Thông tin được lưu trữ trong các nơron riêng lẻ tương đối kém, nhưng nó có thể được lưu trữ một cách đáng tin cậy trong các mạng của các nơron hoạt động đồng bộ.
GS. Carlos giải thích: “Hãy tưởng tượng bạn có một câu chuyện dài và phức tạp để kể. Để bảo tồn câu chuyện, bạn có thể kể cho 5 người bạn của mình và sau đó thỉnh thoảng gặp lại tất cả họ để kể lại câu chuyện. Ngoài ra, mỗi lần bạn kể lại câu chuyện, bạn có thể trao đổi cùng họ để họ có thể giúp bạn bổ sung những chi tiết mà bạn không nhớ. Điều này giúp duy trì và củng cố trí nhớ của bạn về câu chuyện và dần dần nó sẽ khắc sâu vào trí nhớ của bạn. Theo cách tương tự, các nơron thần kinh của bạn cũng hỗ trợ lẫn nhau để mã hóa những ký ức sẽ tồn tại theo thời gian”.
Trí nhớ rất quan trọng đối với hành vi của con người, đến nỗi bất kỳ sự suy giảm trí nhớ nào cũng có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Mất trí nhớ xảy ra khi chúng ta bắt đầu lão hóa. Hơn nữa, mất trí nhớ do một số bệnh, đặc biệt là bệnh Alzheimer, gây ra những hậu quả tàn khốc có thể cản trở các thói quen cơ bản nhất bao gồm nhận ra người thân hoặc nhớ đường về nhà. Nghiên cứu này cho thấy rằng các ký ức có thể mờ đi nhanh hơn khi chúng ta già đi vì một bộ nhớ được mã hóa bởi ít nơron hơn và nếu bất kỳ tế bào thần kinh nào trong số này bị hỏng, bộ nhớ sẽ bị ảnh hưởng.
Khi bạn càng thực hiện một hành động nào đó nhiều lần, số lượng tế bào thần kinh mã hóa hành động đó càng cao. Các lý thuyết thông thường về lưu trữ bộ nhớ cho rằng làm cho bộ nhớ ổn định hơn đòi hỏi các tế bào thần kinh riêng lẻ phải được tăng cường kết nối. Vì vậy, việc tăng số lượng tế bào thần kinh được mã hóa cùng một bộ nhớ sẽ cho phép bộ nhớ tồn tại lâu hơn. Kết quả của nghiên cứu sẽ là tiền đề để trong tương lai chúng ta có thể phát triển những liệu pháp điều trị mà có thể thúc đẩy số lượng tế bào thần kinh được mã hóa giúp ngăn ngừa chứng mất trí nhớ.