Chuột bị stress do ngày dài hơn

Ngày dài hơn làm lũ chuột bị triệu chứng rối loạn tâm lý mùa đông (winter blue), ngược lại so với loài người.

Hầu hết chúng ta đều quen thuộc với chứng rối loạn tâm lý mùa đông, một dạng dấu hiệu trầm cảm được biết đến là chứng trầm cảm theo mùa ("seasonal affective disorder”, hay được viết tắt theo tên tiếng anh là SAD thường xảy ra khi mùa đông đến). Trong mùa đông, ngày ngắn hơn làm chúng ta bị hạn chế tiếp xúc với ánh sáng tự nhiên và làm chúng ta ngủ nhiều hơn bình thường, dễ cáu kỉnh và bồn chồn lo lắng. Nhưng đối với những con chuột thì ngược lại.

Các nhà sinh vật học tại Đại học UC San Diego đã phát hiện ra rằng loài chuột trải qua nhiều lo lắng và trầm cảm hơn khi ngày trở nên dài hơn. Quan trọng hơn nữa, họ đã khám phá thấy các tế bào não chuột chấp nhận một mã hóa học mới khi chịu đựng các thay đổi lớn về chu kỳ ngày và đêm, kích hoạt một chuyển đổi cho phép dẫn truyền thần kinh hoàn toàn khác để kích thích cùng một khu vực của bộ não.

Phát hiện đáng ngạc nhiên của họ được trình bày chi tiết trên tạp chí Science số ra ngày 26/4. Kết quả nghiên cứu cho thấy não của những động vật có vú trưởng thành dễ bị ảnh hưởng hơn so với suy nghĩ của các nhà sinh vật thần kinh học.

Vì não chuột là rất giống với não người, phát hiện này cũng cung cấp một cái nhìn sâu sắc hơn vào các thay đổi có tính hành vi trong não của chúng ta liên quan đến việc tiếp nhận ánh sáng. Nghiên cứu này mở ra một cách thức mới để điều trị những rối loạn về não bộ như của bệnh Parkinson, gây ra do cái chết của các tế bào sản sinh dopamine trong não.

Các nhà thần kinh học nhận thấy, những con chuột tiếp xúc với ánh sáng 5 giờ/ngày và bóng tối 19 giờ/ngày liên tục trong một tuần có nhiều tế bào thần kinh sản sinh dopamine hơn. Dopamine là chất dẫn truyền thần kinh giúp chuột ít bị căng thẳng và lo lắng hơn khi được đánh giá bằng các bài kiểm tra tiêu chuẩn về hành vi. Trong khi đó, những con chuột được tiếp xúc với ánh sáng 19 giờ/ngày và bóng tối 5 giờ/ngày, liên tục trong một tuần, có nhiều tế bào thần kinh tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh somatostatin, làm chúng ngày càng stress và lo lắng hơn.

“Chúng ta sinh sống vào ban ngày và chuột là loài ăn đêm”, Nicholas Spitzer, một giáo sư sinh học tại trường đại học UC San Diego và là Viện trưởng Viện nghiên cứu về Não và Ý thức cho biết. “Vì vậy mà đối với loài chuột, những ngày dài hơn làm chúng stress, trong khi đó thì đêm dài hơn lại gây stress cho con người”.

Vì chuột tìm kiếm thức ăn vào ban đêm, trong khi con người cũng như một số sinh vật khác đi săn và tìm kiếm thức ăn vào ban ngày, những sự khác biệt như vậy trong các chất hóa học ở não và hành vi là có ý nghĩa. Các cơ hội tiến hóa có lẽ đã ủng hộ loài người, chúng ta là những sinh vật đã rất tích cực trong việc tích trữ thực phẩm trong suốt những ngày dài của mùa hè và tiết kiệm năng lượng trong suốt những ngày ngắn hơn của mùa đông.

“Ánh sáng làm chúng ta thức dậy và nếu chúng ta cảm thấy chán nản, chúng ta thường đi dạo bộ ngoài trời”, Davide Dulcis, một nhà nghiên cứu khoa học tại phòng thí nghiệm của Spitzer, tác giả chính của nghiên cứu này cho biết. “Trong mùa xuân, tôi cảm thấy có thêm động lực để thực hiện những điều mà tôi thích thú vì ngày dài hơn. Nhưng đối với lũ chuột, điều đó là ngược lại. Vì lũ chuột là loài săn đêm, trong đêm chúng ít bị stress hơn, bóng đêm là tốt cho chúng vì chúng có thể dành nhiều thời gian để ăn hoặc kiếm ăn".

Nhưng bằng cách nào mà não của loài người đã biến đổi khi chúng ta đã tiến hóa hàng triệu năm trước từ các loài gặm nhấm nhỏ bé để trở thành những sinh vật sống vào ban ngày, để thích ứng với những thay đổi có tính hành vi đó?

“Chúng tôi nghĩ rằng ở chỗ nào đó trong bộ não đã có một sự thay đổi”, Spitzer nói. “Đôi khi trong quá trình tiến hóa từ chuột tới hình thành con người đã xảy ra một sự điều chỉnh, tiến hóa của các mạch não để cho phép các chất dẫn truyền thần kinh chuyển đổi theo hướng ngược lại trong phản ứng, với cùng một sự tiếp xúc với một cán cân ánh sáng và bóng tối".

Một nghiên cứu được công bố hồi đầu tháng này trên tạp chí Y học Dự phòng Mỹ đã tìm thấy, một số mối tương quan với chu kỳ sáng-tối ở chuột và tình trạng stress ở con người, ít nhất là khi nói đến những người tìm kiếm trên Internet cho thông tin về những vấn đề về sức khỏe tâm thần trong mùa đông so với mùa hè. Sử dụng các dữ liệu tìm kiếm của Google từ năm 2006 đến 2010, một nhóm nghiên cứu đứng đầu là John Ayers của trường Đại học bang San Diego nhận thấy các lượt tìm kiếm thông tin về sức khỏe tâm thần trên Google nói chung tăng 14% vào mùa đông tại Mỹ và tăng 11% vào mùa đông tại Australia.

“Giờ thì chúng ta biết rằng độ dài của ngày có thể làm thay đổi các chất dẫn truyền thần kinh và dẫn đến thay đổi hành vi, có thể có một kết nối ở đây”, Spitzer nói.

Trong các thí nghiệm trên chuột của các nhà thần kinh học trường Đại học UC San Diego, họ nhận thấy sự chuyển đổi giữa hai chất dẫn truyền thần kinh dopamine và somatostatin, hay tiếp đó là somatostatin quay lại chuyển đổi sang dopamine không phải là do sự tăng trưởng của các tế bào thần kinh mới, nhưng có khả năng là cùng các tế bào thần kinh đó có thể sản sinh ra các chất dẫn truyền thần kinh khác nhau.

Những con chuột tiếp xúc với bóng tối 19/24 giờ liền trong một tuần có số lượng các neuron dopamine trong não cao hơn và các kiểm tra về hành vi cho thấy chúng ít bồn chồn lo lắng hơn. Những con chuột này cũng sẵn sàng để bơi lội, một kiểm tra khác trong phòng thí nghiệm cho thấy chúng đã bị stress ít hơn.

“Vì chuột là loài động vật ăn đêm, chúng muốn khám phá suốt đêm và dopamine là một phần quan trọng giúp chuột cũng như con người tự tin và giảm bớt lo lắng”.

Cho tới nay các nhà nghiên cứu vẫn chưa biết chính xác cách thức các chuyển đổi chất dẫn truyền thần kinh này hoạt động như thế nào. Họ cũng không biết tỷ lệ giữa ánh sáng và bóng tối hay stress tăng lên gây ra chuyển đổi nói trên trong hóa học của não bộ. “Tỉ lệ này là 50 – 50? Hay 80% là do ánh sáng so với bóng tối và 20% còn lại là do stress? Chúng tôi vẫn chưa biết”, Spitzer nói thêm. “Nếu chúng ta chỉ gây stress cho loài chuột và không thay đổi thời gian chiếu sáng, liệu điều đó có dẫn đến những thay đổi về đặc tính của các dẫn truyền? Chúng tôi không biết, nhưng đó đều là các thí nghiệm có thể thực hiện được”.

Nhưng khi các nhà nghiên cứu tìm hiểu thêm về cơ chế kích hoạt này, họ cho biết một con đường đầy hứa hẹn về ứng dụng đối với con người, có thể sử dụng các chuyển đổi dẫn truyền thần kinh dopamine với các vùng não không còn nhận được dopamine của các bệnh nhân Parkinson.

"Chúng tôi có thể chuyển sang một cách gần giống khác để đặt dopamine tại vị trí cần đến chất này với ít các tác dụng phụ hơn so với các loại dược phẩm khác”.

Nghiên cứu này được tài trợ bởi các khoản tài trợ của Quỹ Y khoa Ellison, các nhà nghiên cứu khác cũng tham gia vào nghiên cứu này gồm Pouya Jamshidi và Stefan Leutgen của trường Đại học UC San Diego.