[ScienceDaily] Làm cách nào để bộ não ghi nhớ đúng địa điểm, đúng thời gian

Advertisement

Nghiên cứu có thể đưa ra những phương pháp mới giúp nâng cao khả năng ghi nhớ cho những người bị tổn thương não do chấn thương hoặc mắc bệnh Alzheirmer.

Hai nghiên cứu khoa học dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu của UT Southwestern đã làm sáng tỏ cách mà bộ não mã hóa thời gian và địa điểm thành trí nhớ. Những phát hiện được công bố gần đây trên tạp chí PNAS and Science không chỉ bổ sung thêm vào những nghiên cứu cơ bản về trí nhớ mà còn có thể cung cấp cơ sở cho các phương pháp điều trị mới để chống lại tình trạng mất trí nhớ do các tình trạng như chấn thương sọ não hay bệnh Alzheimer.

Khoảng một thập kỷ trước, một nhóm tế bào thần kinh được gọi là “tế bào thời gian” đã được phát hiện ở chuột. Những tế bào này chỉ đóng một vai trò duy nhất trong việc ghi lại thời điểm các sự kiện diễn ra, cho phép não bộ đánh dấu một cách chính xác thứ tự của những gì xảy ra trong một đoạn ký ức.

Bradley Lega, M.D, phó giáo sư phẫu thuật thần kinh tại UTSW và là tác giả có thâm niên của nghiên cứu PNAS, giải thích rằng: Những tế bào này nằm trong vùng hải hồi hải mã đã cho thấy một mô hình hoạt động đặc trưng khi động vật mã hóa và hồi tưởng lại các sự kiện. Lega nói, bằng cách kích hoạt theo một trình tự có thể tái lập trình, chúng cho phép não bộ tổ chức khi các sự kiện xảy ra. Thời điểm kích hoạt của chúng được điều khiển bởi sóng não 5 Hz, còn được gọi là dao động theta, trong một quá trình được gọi là tiến động.

Lega đã điều tra xem liệu rằng con người có các tế bào thời gian hay không bằng cách sử dụng một bài kiểm tra trí nhớ chủ yếu đòi hỏi về các thông tin liên quan đến thời gian. Lega và các đồng nghiệp của ông đã tuyển chọn các tình nguyện viên từ Đơn vị Giám sát Động kinh tại Viện não Peter O’Donnell Jr. của UT Southwestern, nơi các bệnh nhân động kinh ở lại vài ngày trước khi phẫu thuật để loại bỏ các phần não bị tổn thương gây ra các cơn động kinh. Các điện cực được cấy vào não của những bệnh nhân này giúp các bác sĩ phẫu thuật của họ xác định chính xác các ổ động kinh và cũng cung cấp thông tin có giá trị về hoạt động bên trong của não, Lega nói.

Trong khi ghi lại hoạt động điện từ hồi hải mã trong não của 27 tình nguyện viên, các nhà nghiên cứu đã yêu cầu họ làm một bài kiểm tra “tự do hồi tưởng”, liên quan đến việc đọc một danh sách gồm 12 từ trong 30 giây, giải một bài toán ngắn để làm xao nhãng họ khỏi việc nhẩm lại các từ đó, và sau đó nhớ lại càng nhiều từ trong danh sách càng tốt trong 30 giây tiếp theo. Bài kiểm tra này yêu cầu liên kết mỗi từ với một phân đoạn thời gian (danh sách mà nó có trên), điều này cho phép Lega và nhóm của ông ấy tìm kiếm được các tế bào thời gian. Và những gì mà nhóm nghiên cứu đã tìm thấy khá thú vị: Họ không những xác định được một quần thể tế bào thời gian mà việc kích hoạt những tế bào này còn dự đoán được những cá thể riêng biệt này có thể liên kết nhiều từ lại với nhau trong một khoảng thời gian tốt đến thế nào ( một hiện tượng được gọi là phân cụm thời gian). Cuối cùng, những tế bào này dường như thể hiện tiến động theo pha ở người, như đã được dự đoán.

Lega cho biết: “Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã dự đoán rằng các tế bào thời gian như một chất keo để gắn kết những ký ức về những sự kiện trong cuộc sống của chúng ta lại với nhau. Phát hiện này đặc biệt ủng hộ cho ý tưởng đó theo một cách rất thuyết phục.”

Trong nghiên cứu thứ hai trên tạp chí Science, Brad Pfeiffer, phó giáo sư khoa học thần kinh, đã dẫn đầu một nhóm nghiên cứu về các tế bào địa điểm – một quần thể các tế bào hải mã ở cả động vật và con người ghi lại nơi mà các sự kiện xảy ra. Các nhà nghiên cứu từ lâu đã biết rằng khi động vật di chuyển theo con đường mà chúng đã từng đi trước đó, các tế bào thần kinh neuron mã hóa những địa điểm khác nhau dọc theo con đường ấy sẽ kích hoạt theo trình tự tương tự như các tế bào thời gian kích hoạt theo thứ tự thời gian sự kiện xảy ra, Pfeiffer giải thích. Ngoài ra, khi những con chuột đang tích cực khám phá một môi trường, các tế bào địa điểm được tổ chức thêm thành “các chuỗi nhỏ” giống như một sự rà soát ảo các địa điểm phía trước chuột. Những lần quét giống như radar này xảy ra khoảng 8-10 lần mỗi giây và được cho là một cơ chế của não để dự đoán ngay các sự kiện hay kết quả sắp tới.

Trước nghiên cứu này, người ta đã biết rằng khi chuột ngừng chạy, các tế bào địa điểm thường sẽ tái kích hoạt theo những chuỗi dài, giống như mô phỏng lại các trải nghiệm trước đây của chuột theo chiều ngược lại. Mặc dù những sự kiện “phát ngược” này được biết là quan trọng đối với việc hình thành trí nhớ nhưng vẫn chưa biết rõ bằng cách nào mà vùng hippocampus có thể tạo ra các chuỗi như vậy. Quả thật, công việc này đã chỉ ra rằng kinh nghiệm nên được tiếp tục củng cố, nghĩa là tiếp tục trải nghiệm thì sẽ làm yếu đi các sự kiện trong quá khứ.

Advertisement

Để xác định xem những trí nhớ ngược và xuôi này hoạt động cùng nhau như thế nào, Pfeiffer và các đồng nghiệp của ông đã đặt các điện cực vào hồi hải mã của chuột, sau đó cho phép chúng khám phá hai nơi khác nhau: một khu vực hình vuông và một đường thẳng dài. Để khuyến khích chúng di chuyển trong những không gian này, họ đặt những cái giếng chứa sữa sô cô la ở nhiều nơi khác nhau. Sau đó, họ phân tích hoạt động của các tế bào vị trí của động vật để xem nó tương ứng như thế nào với vị trí của các địa điểm .

Các tế bào thần kinh cụ thể được kích hoạt khi những con chuột lang thang trong những không gian này, mã hóa thông tin tại chỗ. Những tế bào thần kinh giống nhau này đều kích hoạt theo trình tự tương tự nhau khi những con chuột quay lại đường đi cũ, và kích hoạt theo chiều đảo ngược một cách định kì khi chúng hoàn thành những chặn khác nhau trong hành trình của mình.Tuy nhiên, khi xem xét kỹ hơn các dữ liệu, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy điều gì đó mới: Khi những con chuột di chuyển qua những không gian này, các tế bào thần kinh của chúng không chỉ biểu thị các chuỗi mini dự đoán hướng về phía trước, mà còn thể hiện các chuỗi mini hồi tưởng, theo chiều ngược lại. Các chuỗi này xen kẽ nhau, và mỗi chuỗi chỉ mất vài chục mili giây để hoàn thành.

Pfeiffer cho biết: “Trong khi những con vật này tiến về phía trước, não của chúng liên tục chuyển đổi giữa việc mong đợi điều gì sẽ xảy ra tiếp theo và hồi tưởng lại những gì vừa xảy ra, tất cả đều nằm trong khung thời gian một phần một giây”.

Pfeiffer và nhóm của ông hiện đang nghiên cứu về việc những gì đang nhận được từ các thành phần khác của não đưa vào các tế bào này khiến chúng hoạt động theo các mô hình thuận nghịch như thế. Về lý thuyết, ông nói, có thể chiếm quyền điều khiển hệ thống này để giúp não bộ nhớ lại nơi một sự kiện đã xảy ra với độ chính xác cao hơn.Tương tự, Lega cho biết thêm, các phương pháp kích thích cuối cùng cũng đã có thể bắt chước mô hình chính xác của các tế bào thời gian để giúp mọi người nhớ chính xác hơn các chuỗi sự kiện theo trình tự thời gian. Các nghiên cứu sâu hơn “Trong vài thập kỷ qua, có một sự bùng nổ trong các phát hiện mới về trí nhớ,” ông nói thêm. “Khoảng cách giữa những khám phá cơ bản trên động vật và cách chúng có thể giúp con người đang trở nên ngắn hơn rất nhiều”.

Tài liệu tham khảo :

  1. Mengni Wang, David J. Foster, Brad E. Pfeiffer. Alternating sequences of future and past behavior encoded within hippocampal theta oscillationsScience, 2020; 370 (6513): 247 DOI: 10.1126/science.abb4151
  2. Gray Umbach, Pranish Kantak, Joshua Jacobs, Michael Kahana, Brad E. Pfeiffer, Michael Sperling, Bradley Lega. Time cells in the human hippocampus and entorhinal cortex support episodic memoryProceedings of the National Academy of Sciences, 2020; 117 (45): 28463 DOI: 10.1073/pnas.2013250117

Nguồn : https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201208163021.htm#

Bài viết tự dịch bởi ykhoa.org, vui lòng không reup!

Tác giả : Bảo Ngân

Hiệu đính: Dương Ngọc

 

Advertisement
Print Friendly, PDF & Email

Giới thiệu ngannguyen

Check Also

[ Sciencedaily] Một nghiên cứu cho thấy tổng số ca tử vong do COVID-19 được đánh giá thấp hơn 20% ở các hạt của Hoa Kỳ.

Advertisement Ngày: 20 tháng 5 năm 2021 Nguồn: Trường Đại học Y khoa Boston Tóm …