Khám phá quá trình ghi nhớ ký ức trong bộ não

Bộ não của con người vẫn luôn là ẩn đố lớn của nhân loại và là đề tài thu hút rất nhiều khoa học gia tham gia nghiên cứu. Trong đó phải kể đến quá trình hình thành ký ức của con người.

Tại sao các bệnh nhân mất trí nhớ không thể nhớ tên và địa chỉ của mình nhưng họ lại có thể nhớ cách cầm một chiếc nĩa như thế nào? Đó là bởi vì các ký ức được hình thành trong những hoàn cảnh khác nhau, ông Fred Helmstetter, giáo sư tâm lý học của trường đại học Wisconsin–Milwaukee (UWM) cho biết. Nhớ những gì không giống với nhớ như thế nào.

“Các “mạch” khác nhau trong não được kích hoạt khi bạn nhớ bạn đã ăn gì trong bữa sáng cũng như khi bạn nhớ lại bạn bị té xe đạp khi bạn đang học lớp 2”, ông Helmstetter, người nghiên cứu về sự điều chỉnh ký ức, cảm xúc và việc học hỏi, cho biết.

Và chính các mối liên hệ đặc biệt đó trong hệ thống giao tiếp của não sẽ phân biệt giữa ký ức “nhận thức” (có ý thức) và ký ức không có ý thức, một trong số những ký ức này được ông Helmstetter gọi là “ký ức cảm xúc.”

Sự chọn lọc là một trong nhiều khía cạnh của ký ức khiến ông quan tâm và nó là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu của ông về quá trình hoạt động đặc trưng của não, quá trình mà chịu trách nhiệm trong việc làm cho bạn ý thức được bạn đã học được những gì hay nhớ được những gì.

Phân tích được các cơ chế này đằng sau các ký ức cảm xúc rất quan trọng bởi vì vùng não điều khiển ký ức này cũng điều khiển sự sợ hãi và sự lo lắng. Đó là lý do tại sao một ký ức cảm xúc, như một tai nạn ô tô đau buồn, có thể kích hoạt hệ thống thần kinh tự trị, gây ra các phản ứng của cơ thể như nhịp tim đập nhanh, mồ hôi ra nhiều và huyết áp tăng cao – dù là bạn không nhận ra chúng.

Vì vậy, nghiên cứu này còn có nhiều ý nghĩa đối với nhiều bệnh khác, từ bệnh Alzheimer cho đến các chứng rối loạn lo âu.

Ông Helmstetter tin rằng, làm sáng tỏ sự khác biệt giữa các loại ký ức tùy thuộc vào việc hiểu được các thay đổi hóa học diễn ra trong não ở cấp độ phân tử.

Công trình nghiên cứu của giáo sư Helmstetter đã chỉ ra được cách mà ký ức được lưu trữ trong các neuron nhất định như thế nào. Giờ đây, ông muốn biết thêm về các phân tử liên quan, những phân tử mà làm cho toàn bộ hệ thống của các mối liên hệ ký ức trong não biến đổi liên tục.

Một khi những suy nghĩ diễn ra một cách thường xuyên và ổn định thì não trưởng thành lại hoạt động trái ngược lại – liên tục hình thành hoặc phá vỡ các mối liên hệ thần kinh và phát triển các tế bào mới.

Điều này diễn ra một cách tự động khi bạn tập thể dục, uống thuốc hay hồi phục khỏi một số chứng bệnh nhất định. Nhưng quá trình này cũng diễn ra khi suy nghĩ: Não tạo lại các đường mòn giao tiếp và các hướng dẫn di truyền để đáp lại các sự việc diễn ra.

“Khi bạn học điều gì đó lần đầu tiên, như là học lái xe đạp, thì trong não bạn diễn ra một sự thay đổi thật sự về mặt thể chất – các tế bào tạo ra protein, những protein mà trước đó các tế bào chưa tạo.”

Khả năng có được các trạng thái biến đổi liên tục của não gọi là cơ chế thần kinh mềm dẻo (neuroplasticity) khiến cho việc theo dõi hệ thống “mạch” trong não đằng sau ký ức trở thành một nhiệm vụ gần như là một thiên anh hùng ca vì có tới hàng trăm sự thay đổi diễn ra.

Ví dụ, hãy xem xét trường hợp này, rất nhiều quá trình hình thành ký ức và lưu trữ ký ức diễn ra cùng một lúc, một số thì có ý thức và một số thì không có ý thức. Và, trong khoảng thời gian một việc gì đó đã lưu vào bộ nhớ, thì hàng trăm sự việc khác cũng đang được lưu trữ hoặc có thể đã được lưu trữ vào bộ nhớ.

Một thông báo giữa hai neuron thì giống như là một email trao đổi giữa người này và người kia hơn là một listserv (một chương trình tự động gửi tin nhắn đến nhiều địa chỉ emai trong danh sách mail có sẵn). Nó không tạo ra sự hồi đáp toàn thể trong hệ thống xử lý của não.

Nghe phức tạp phải không? “đúng như vậy,” ông Helmstetter cho biết. “Cơ chế thần kinh mềm dẻo không thể đo lường được về mặt chức năng.”

Do đó làm thế nào các nhà khoa học có thể nghiên cứu trong những trường hợp như vậy? Giáo sư Helmstetter thừa nhận rằng không thể lần tìm theo tất cả các điều chỉnh của thần kinh, những điều chỉnh biểu hiện từng trạng thái mới. Vì vậy, ông kết hợp nhiều phương pháp lại với nhau.

Một “vũ khí” trong “kho vũ khí” nghiên cứu của ông là kỹ thuật chụp ảnh tạo ra ảnh 3-D, chụp các phần trong não của con người, các phần não mà hoạt động mạnh trong quá trình hình thành hay nhớ lại ký ức. Bằng cách sử dụng kỹ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ trường chức năng fMRI, giáo sư Helmstetter có thể phác họa nguyên lý của cơ chế thần kinh mềm dẻo bởi vì kỹ thuật này cho phép ông có thể thật sự nhìn thấy, theo thời gian thực, những nơi mà tế bào hoạt động mạnh hơn và sử dụng nhiều năng lượng hơn.

Nhưng vì vẫn chưa thể quan sát được gene nào hoạt động và không hoạt động trong khi con người nhớ lại ký ức nên giáo sư thực hiện bước tốt nhất tiếp theo: Ông nghiên cứu những gì diễn ra ở chuột. Ông đồng thời đơn giản hóa các thí nghiệm hơn nữa bằng cách sửa đổi sự biểu hiện của toàn bộ họ gene.

“Chúng tôi ngăn không cho toàn bộ bộ gien có liên quan đến sự hình thành ký ức phát triển, hơn là nghiên cứu từng gen cũng như từng biểu hiện một của nó”, ông nói

Những kết quả từ chuột sau đó được đem so sánh với các thông tin có được từ kỹ thuật chụp ảnh ký ức ở người nói trên, để biết được liệu có mối tương quan nào hay không. Và giáo sư Helmstetter cho biết rằng trong cả hai cơ thể hệ thống mạch ký ức đều giống nhau.

Nhưng điều quan trọng hơn là ông đã khám phá ra vai trò chính xác mà gene và protein thể hiện trong não khi đáp lại các kích thích bởi vì gene cũng bị ảnh hưởng bởi môi trường.

Những gì mà giáo sư Helmstetter khám phá được cho thấy ông đã đi đúng hướng. Sự lưu giữ ký ức là một sự nỗ lực phụ thuộc vào thời gian. Quá trình tạo ký ức đòi hỏi phải có một bộ gene đã được biểu hiện hoặc bắt đầu được biểu hiện ngay lúc đó.

“Giờ đây chúng tôi đang nghiên cứu mối liên hệ giữa thời gian và cấu trúc,” ông nói. “Và chúng tôi tập trung vào một bộ protein có vẻ như cần phải có trong một số phần của bộ não ngay sau khi một sự việc quan trọng nào đó xảy ra với chúng ta.”

Theo KhoaHoc.Tv