Bí ẩn về ký ức – có những điều nhớ mãi, có những điều quên mau, tại sao?

Ký ức có thể được củng cố nếu chúng gắn liền với một sự kiện giàu cảm xúc - Ảnh: Getty Images

Nghiên cứu mới từ Đại học Rockefeller (Mỹ), công bố trên tạp chí Nature, vén màn bí mật về một hệ thống hẹn giờ phân tử phối hợp, giúp bộ não sắp xếp và củng cố những ký ức dài hạn. Phát hiện này đang định hình lại cách chúng ta hiểu về sự hình thành và duy trì ký ức.

Không chỉ là công tắc "bật/tắt" cổ điển

Mô hình ký ức truyền thống thường tập trung vào hồi hải mã (hippocampus) hỗ trợ trí nhớ ngắn hạn, và vỏ não (cortex) được cho là nơi lưu trữ ký ức dài hạn.

Giới y học từng tin rằng ký ức dài hạn được bảo vệ bởi các "công tắc sinh học" bật/tắt, nghĩa là một khi ký ức đã được đánh dấu để lưu trữ dài hạn, nó sẽ tồn tại vô thời hạn.

Tuy nhiên, mô hình này không giải thích được tại sao một số ký ức dài hạn chỉ kéo dài vài tuần, trong khi số khác lại sống động qua nhiều thập kỷ.

Thành viên nhóm nghiên cứu, bà Priya Rajasethupathy - Trưởng phòng thí nghiệm Động lực học thần kinh và nhận thức Skoler Horbach Family - cho biết: "Các mô hình hiện tại về ký ức trong não liên quan đến nhiều phân tử ký ức giống bóng bán dẫn hoạt động như các công tắc bật/tắt. Việc chúng ta chọn ghi nhớ điều gì là một quá trình tiến hóa liên tục, chứ không phải là hành động bật công tắc một lần duy nhất".

Hệ thống hẹn giờ phân tử quyết định “độ bền” ký ức

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một hệ thống thực tế ảo để tạo ra những ký ức cụ thể ở chuột, cho phép họ theo dõi các cơ chế liên quan đến sự bền bỉ của ký ức khi tần suất lặp lại kinh nghiệm được thay đổi.

Họ phát hiện ra rằng, ký ức dài hạn không dựa trên một công tắc đơn lẻ, mà dựa vào một chuỗi các chương trình điều hòa gen, mở ra như những "đồng hồ hẹn giờ phân tử" khắp bộ não.

Trong đó, các bộ hẹn giờ với khả năng kích hoạt sớm sẽ có hiệu quả mờ nhanh, cho phép ký ức biến mất.

Ngược lại, bộ hẹn giờ kích hoạt muộn bật lên chậm hơn, cung cấp sự hỗ trợ cấu trúc cần thiết để những trải nghiệm quan trọng có thể tồn tại.

Trong nghiên cứu, sự lặp lại (tần suất kinh nghiệm) được dùng làm đại diện cho tầm quan trọng. Bằng cách can thiệp gen, các nhà khoa học xác định được những yếu tố điều hòa thiết yếu để duy trì ký ức, chứ không phải để hình thành ký ức ban đầu.

Để giải thích cho cơ chế, hãy tưởng tượng ký ức của bạn phải đi qua 3 "trạm kiểm soát", xem nó có đủ quan trọng để được lưu giữ không:

- Giai đoạn 1 - Ký ức ngắn hạn (bộ hẹn giờ nhanh): Bắt đầu từ khu vực gọi là Hồi hải mã (Hippocampus). Đây là "kho tiếp nhận" đầu tiên của não. Giống như cuốn sổ nháp, ký ức ở đây rất dễ bị lãng quên. Nếu bạn không lặp lại hoặc không quan tâm đến thông tin, các bộ hẹn giờ nhanh sẽ hết giờ và ký ức sẽ tan biến.

- Giai đoạn 2 - Trạm kiểm soát (Thẩm định giá trị): Vùng đồi thị (Thalamus) sẽ đóng vai trò "trạm trung chuyển" quan trọng, đánh giá xem ký ức từ Hồi hải mã có đủ ý nghĩa để được chuyển đi xa hơn không.

Các bộ hẹn giờ trung gian (như protein Camta1 và Tcf4) tại đây bắt đầu kích hoạt. Nếu thông tin được lặp lại nhiều lần hoặc gắn với cảm xúc mạnh, các "hẹn giờ" này sẽ bật lên, củng cố kết nối giữa đồi thị và vùng vỏ não. Nếu không, ký ức sẽ bị loại bỏ.

- Giai đoạn 3 - Ký ức dài hạn (bộ hẹn giờ chậm): Ký ức được chuyển đến vỏ não (nơi lưu trữ ký ức cuối cùng) và được củng cố bởi bộ hẹn giờ chậm (như protein Ash1l). Chúng hoạt động từ từ nhưng bền vững, giúp thay đổi cấu trúc tế bào não để hỗ trợ ký ức trong nhiều năm, thậm chí cả đời.

Lời hứa cho các bệnh liên quan đến ký ức

Phân tử Ash1l thuộc một họ protein giúp duy trì các chức năng giống như ký ức trong các hệ thống sinh học khác (chẳng hạn như giúp hệ thống miễn dịch nhớ các bệnh nhiễm trùng trước đây). Điều này cho thấy bộ não có thể đang tái sử dụng các hình thức "ký ức tế bào" phổ biến này để hỗ trợ ký ức nhận thức.

Những khám phá này mở ra tiềm năng giải quyết các bệnh liên quan đến ký ức như Alzheimer. Theo bà Rajasethupathy, bằng cách hiểu rõ các chương trình gen bảo tồn ký ức, các nhà khoa học có thể chuyển hướng con đường ký ức tránh các vùng não bị tổn thương.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục giải mã cách các bộ hẹn giờ phân tử này được kích hoạt, và điều gì quyết định thời gian tồn tại của chúng, củng cố vai trò trung tâm của đồi thị trong quá trình ra quyết định về ký ức.

Ngọc Hạ (theo Science Daily)