Tại sao chúng ta khó nhớ được giấc mơ?

Lắng nghe “tiếng chuyện trò” của các nơ-ron ở các phần khác nhau của não, các nhà nghiên cứu thuộc Viện công nghệ California đã đạt được những bước tiến mới trong công cuộc tìm hiểu con đường hình thành, chuyển hóa và lưu trữ trí nhớ trong bộ não; đồng thời giải đáp câu hỏi quá trình biến đổi qua các giai đoạn khác nhau của giấc ngủ như thế nào.

Phát hiện của họ một ngày nào đó có thể giúp các nhà khoa học hiểu được tại sao chúng ta khó nhớ được các giấc mơ.

Từ lâu họ đã biết được rằng trí nhớ được hình thành tại bộ phận mã ngư của bộ nào, nhưng lại được lưu trữ ở đâu đó. Khả năng cao nhất là ở tân vỏ não – lớp ngoài của não. Quá trình chuyển trí nhớ từ bộ phận này sang bộ phận khác của não đòi hỏi phải thay đổi độ mạnh liên kết giữa các nơ-ron, phụ thuộc vào thời điểm phát sáng chính xác của tế bào não.

Casimir Wierzynski – nghiên cứu sinh tại Caltech về hệ thống thần kinh và điện toán kiêm tác giả của nghiên cứu – cho biết: “Chúng ta biết rằng nếu nơ-ron A tại mã ngư phát sáng ngay trước khi nơ-ron B tại tân vỏ não, và nếu có sự liên kết giữa A và B thì liên kết đó sẽ được tăng cường. Do vậy chúng tôi muốn hiểu được mối quan hệ về thời gian giữa các nơ-ron trong mã ngư và vỏ não trên trán – hay chính là phần trước của tân vỏ não”.

Nhóm nghiên cứu do Athanassios Siapas – học giả tại Caltech, khoa Sinh học kiêm phó giáo sư ngành thần kinh và điện toán – chỉ đạo đã sử dụng kỹ thuật điện toán và thu công nghệ cao để lắng nghe sự phát sáng của các nơ-ron trong não chuột. Kỹ thuật này giúp họ xác định các cặp nơ-ron có mối liên hệ đồng bọ mà họ cần: đó là mối liên hệ mà sự phát sáng của một nơ-ron trong mã ngư xảy ra trước chỉ vài phần nghìn giây so với sự phát sáng của một nơ-ron khác ở vỏ não vùng trán.

Wierzynski thêm rằng: “Đây chính xác là kiểu quan hệ cần thiết để bộ phận mã ngư thực hiện các thay đổi trong tân vỏ não – ví dụ như củng cố hay lưu trữ trí nhớ”.

Một khi mối liên hệ giữa nơ-ron mã ngư và vỏ não trán được thiết lập, nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng các kỹ thuật “nghe trộm” công nghệ cao để lắng nghe những gì đang diễn ra trong não của những chú chuột thí nghiệm đang ngủ, do giấc ngủ từ lâu đã được cho là khoảng thời gian tốt nhất để củng cố trí nhớ.

Kết quả là suy nghĩ của họ là đúng, nhưng chỉ cần đến một nửa khoảng thời gian.

Nhóm nghiên cứu quả thực có nghe được “sự bùng nổ” âm thanh của các nơ-ron trong quá trình ngủ, nhưng chỉ trong một pha của giấc ngủ được gọi là pha sóng ngắn (SWS) khi mà giấc ngủ sâu diễn ra, không hề có giấc mơ. Wierzynski cho biết: “Hóa ra trong pha sóng ngắn, có các giai đoạn khi mà rất nhiều tế bào trong vùng mã ngư gần như đồng loạt phát sáng”. Đáp lại, một số tế bào ở vùng vỏ não trước cũng phát sáng chỉ sau có vài phần nghìn giây. “Điều thú vị là thời điểm chính xác xảy ra trong thời gian bùng nổ này, chứ không phải ngoài khoảng thời gian đó”. Mặt khác, trong pha chuyển động mắt nhanh (REM) các cặp nơ-ron trước đó vẫn phát sáng cùng tốc độ như nhau nhưng không còn hòa hợp với nhau nữa. Wierzynski nói: “Thật ngạc nhiên khi nhận thấy mối quan hệ về thời gian hầu như không hề có trong giai đoạn REM”.

Do pha ngủ REM là pha trong đó giấc mơ hình thành, các nhà khoa học suy luận rằng sự thiếu vắng của “cuộc trò chuyện” củng cố trí nhớ giữa các nơ-ron có lẽ đã giúp giải thích tại sao chúng ta khó nhớ được giấc mơ.

Do quan điểm này gây tò mò, các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng những phát hiện nói trên chỉ làm tăng cơ hội, cung cấp các con đường nghiên cứu mới trong tương lai.

Siapas cho biết: “Hiện chúng tôi đã chứng minh được có tồn tại mối liên hệ này, chúng tôi xây dựng khuôn khổ sử dụng cho nghiên cứu về sau. Đây là một bước tiến gần hơn đến mục tiêu hiểu cặn kẽ về mối quan hệ giữa giấc ngủ và trí nhớ vào một ngày nào đó”.

Các đồng tác giả khác của nghiên cứu bao gồm Evgueniy Lubenov – học giả hậu tiến sĩ ngành sinh học tại Caltech – và nghiên cứu sinh Ming Gu tại Caltech.

Nghiên cứu nhận được sự hỗ trợ từ Hội ái hữu sinh viên kỹ thuật và Khoa học phòng vệ quốc gia, Trung tâm Công nghệ và Khoa học thông tin Caltech Thiết kế mạch sinh học, Quỹ James S. McDonnell, Quỹ Bren, Quỹ McKnight, Quỹ Whitehall và Viện sức khỏe quốc gia.

Tham khảo
State-dependent spike timing relationships between hippocampal and prefrontal circuits during sleep. Neuron, February 26, 2009