Hình ảnh phác hoạ đầu tiên của cơ chế hình thành kí ức

Để có thể tồn tại và khẳng định được mình, chúng ta luôn cần phải có khả năng tiếp thu và khả năng tạo nên những kí ức mới. Trong một cuộc nghiên cứu mới đây, các nhà khoa học tại Viện thần kinh và Bệnh viện thần kinh Montreal (The Neuro), Đại học McGill và Đại học California, Los Angeles lần đầu tiên đã chụp được hình ảnh một cơ chế, đặc biệt là sự chuyển đổi prôtêin - một quá trình nằm sâu bên trong sự hình thành kí ức.

Nghiên cứu này cung cấp hình ảnh đầu tiên chứng minh rằng khi một bộ nhớ mới được hình thành thì cũng sẽ sản sinh các prôtêin mới quanh khu vực đó tại các khớp thần kinh- hay còn gọi là nơi gặp nhau của các tế bào thần kinh- làm tăng sức liên kết của các khớp thần kinh và củng cố bộ nhớ của bộ não. Bản nghiên cứu được đăng trên tờ Science này có ý nghĩa quan trọng, mang lại sự hiểu biết sâu hơn về cách từng ký ức được tạo nên và khả năng kiểm soát, điều chỉnh kí ức đó theo thời gian thực,và từ đó cũng giúp ta hiểu được một cách tỉ mỉ về quá trình hình thành các bộ nhớ.

Để có thể mường tượng được cái gì đang diễn ra ở từng phân cấp nhỏ hơn trong bộ não, chúng ta cần phải chú ý đến hai yếu tố quan trọng. Thứ nhất, đó là cần phải có sự ổn định theo một cấp độ nào đó vì bộ não cần phải duy trì rất nhiều thông tin trong một thời gian dài. Thứ hai, hệ thống cũng cần phải cực linh hoạt để tiếp thu và thích nghi với sự thay đổi.

Huỳnh quang xanh phác hoạ sự chuyển dịch nội bộ xung quanh các khớp thần kinh trong cơ chế thần kinh mềm dẻo. (Ảnh: Science)

Với lý do này, các nhà khoa học đã nghiên cứu tập trung vào những khớp thần kinh chủ chốt trong cơ chế trao đổi và lưu trữ của bộ não. Cơ chế này còn được gọi là cơ chế thần kinh mềm dẻo, hình thành nên một mạng kết nối rộng rãi nhưng cũng thường xuyên thay đổi bất thường. Nó có khả năng thay đổi, thích nghi và là yếu tố căn bản của sự tiếp thu và ghi nhớ.

Nhưng theo giáo sư Wayne Sossin, nhà khoa học chuyên nghiên cứu về hệ thần kinh của trung tâm The Neuro và các đồng nghiệp của ông thì nếu mạng lưới đó thay đổi liên tục, các kí ức làm sao có thể ổn định và chúng sẽ được hình thành như thế nào? Dù đã biết rằng quá trình chuyển đổi, hay còn gọi là quá trình sản sinh các chất prôtêin mới tại các khớp thần kinh làm tăng cường sự liên kết khớp đóng một vai trò quan trọng trong việc củng cố bộ nhớ, nhưng cho đến hiện tại vẫn chưa có một hình ảnh cụ thể nào minh hoạ được quá trình đó. “Chúng tôi đã có thể làm hiển thị hình ảnh phác hoạ sự tổng hợp prôtêin trong suốt quá trình hình thành kí ức. Để có thể làm được việc này chúng tôi đã phải nhờ vào chất prôtêin phát huỳnh quang giúp cho việc dò tìm và xác định phương hướng dễ dàng hơn.” Quan trọng là việc chuyển đổi này diễn ra cụ thể ở từng khớp thần kinh và nó cần sự kích hoạt của các tế bào khác. Điều này cho thấy rằng công đoạn chuyển đổi prôtêin cần phải có sự hợp tác giữa các bộ phận tiền và hậu của các nút thần kinh, nơi mà 2 tế bào thần kinh gặp nhau. Như vậy, rõ ràng rằng có sự chuyển đổi theo qui luật xảy ra tại các khớp trong cơ chế thần kinh mềm dẻo dài hạn và cơ chế ấy đòi hỏi những dấu hiệu từ các khớp thần kinh và sự chuyển đổi prôtêin.

Kí ức dài hạn và cơ chế thần kinh mềm dẻo đòi hỏi phải có thay đổi của ẩn gen, nhưng nó vẫn có thể xảy ra theo cách giải phẫu thần hệ thần kinh. Nghiên cứu này đã chứng minh được rằng cơ chế trung gian của sự ẩn gen bao gồm cả sự chuyển đổi có hệ thống của mRNA xung quanh các khớp thần kinh được kích thích. Phát hiện này có đóng góp quan trọng trong việc tìm hiểu sự thiết lập các cơ chế ở cấp phân tử xảy ra trong quá trình hình thành kí ức dài hạn. Hơn thế nữa, nó còn có lợi ích rất lớn, giúp dò ra những căn bệnh có liên quan đến sự suy giảm trí nhớ.

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Viện Y Tế quốc gia, Tổ chức WM Keck và Viện nghiên cứu y tế Canada.