Có thể lấy lại được những ký ức bị mất trí nhớ

Một bài báo mới của các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cho thấy việc kích hoạt các tế bào não bằng liệu pháp ánh sáng có thể kích hoạt lại những ký ức đã mất.

Như đã thảo luận trong một bài báo đăng trên tạp chí Khoa học, công nghệ lấy lại những ký ức đã mất được gọi là quang di truyền.

Bản chất của chứng hay quên là một câu hỏi được tranh luận sôi nổi trong khoa học thần kinh theo Tiến sĩ Susumu Tonegawa, giáo sư Khoa Sinh học của MIT và là giám đốc Trung tâm RIKEN-MIT tại Viện Học tập và Trí nhớ Picower. Tonegawa chỉ đạo nghiên cứu bởi các tác giả chính Tomas Ryan, Dheeraj Roy và Michelle Pignatelli.

Các nhà nghiên cứu khoa học thần kinh trong nhiều năm đã đặt câu hỏi liệu chứng hay quên ngược dòng - có thể xảy ra sau chấn thương, căng thẳng hoặc các bệnh như Alzheimer - là do tổn thương các tế bào não cụ thể, có nghĩa là không thể lưu trữ một bộ nhớ, hoặc nếu quyền truy cập vào bộ nhớ đó bằng cách nào đó bị chặn , ngăn chặn việc thu hồi nó.

“Phần lớn các nhà nghiên cứu ủng hộ lý thuyết lưu trữ, nhưng chúng tôi đã chỉ ra trong bài báo này rằng lý thuyết đa số này có thể là sai,” Tonegawa nói. "Chứng hay quên là một vấn đề của sự suy giảm khả năng hồi phục."

Các nhà nghiên cứu về trí nhớ trước đây đã suy đoán rằng một nơi nào đó trong mạng lưới não là một quần thể tế bào thần kinh được kích hoạt trong quá trình thu nhận trí nhớ, gây ra những thay đổi vật lý hoặc hóa học lâu dài.

Nếu các nhóm tế bào thần kinh này sau đó được kích hoạt trở lại bởi một yếu tố kích hoạt chẳng hạn như thị giác hoặc khứu giác cụ thể, thì toàn bộ trí nhớ sẽ được nhớ lại. Những tế bào thần kinh này được gọi là "tế bào engram bộ nhớ."

Vào năm 2012, các nhà nghiên cứu của MIT đã sử dụng phương pháp di truyền quang học, trong đó các protein được thêm vào tế bào thần kinh để cho phép chúng được kích hoạt bằng ánh sáng, để lần đầu tiên chứng minh rằng một quần thể tế bào thần kinh như vậy thực sự tồn tại trong một khu vực của não được gọi là hồi hải mã.

Tuy nhiên, cho đến nay chưa ai có thể chứng minh rằng những nhóm tế bào thần kinh này có trải qua những thay đổi hóa học lâu dài, trong một quá trình được gọi là hợp nhất trí nhớ.

Một sự thay đổi như vậy, được gọi là "tiềm năng dài hạn" (LTP), liên quan đến việc tăng cường các khớp thần kinh, cấu trúc cho phép các nhóm tế bào thần kinh gửi tín hiệu cho nhau, do kết quả của việc học hỏi và trải nghiệm.

Để tìm hiểu xem liệu những thay đổi hóa học này có thực sự diễn ra hay không, trước tiên, các nhà nghiên cứu đã xác định một nhóm tế bào engram trong vùng hải mã, khi được kích hoạt bằng cách sử dụng các công cụ di truyền quang học, chúng có thể thể hiện ký ức. Khi họ ghi lại hoạt động của nhóm tế bào cụ thể này, họ nhận thấy rằng các khớp thần kinh kết nối chúng đã được tăng cường.

Tonegawa nói: “Lần đầu tiên chúng tôi có thể chứng minh rằng những tế bào cụ thể này - một nhóm nhỏ tế bào ở vùng hải mã - đã trải qua quá trình tăng cường sức mạnh của khớp thần kinh.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã cố gắng khám phá những gì xảy ra với ký ức mà không có quá trình củng cố này. Bằng cách sử dụng một hợp chất gọi là anisomycin, ngăn chặn sự tổng hợp protein trong các tế bào thần kinh, ngay sau khi chuột hình thành một trí nhớ mới, các nhà nghiên cứu đã có thể ngăn không cho các khớp thần kinh tăng cường.

Khi họ quay lại một ngày sau đó và cố gắng kích hoạt lại trí nhớ bằng cách sử dụng một bộ kích hoạt cảm xúc, họ không thể tìm thấy dấu vết của nó. “Vì vậy, mặc dù các tế bào engram có ở đó, nhưng không có sự tổng hợp protein, các khớp thần kinh của tế bào đó sẽ không được củng cố và mất trí nhớ,” Tonegawa nói.

Nhưng thật đáng ngạc nhiên, khi các nhà nghiên cứu sau đó kích hoạt lại các tế bào engram bị chặn tổng hợp protein bằng cách sử dụng các công cụ di truyền quang học, họ phát hiện ra rằng những con chuột có tất cả các dấu hiệu nhớ lại trí nhớ đầy đủ.

Tonegawa nói: “Nếu bạn kiểm tra khả năng nhớ lại trí nhớ bằng các kích hoạt thu hồi tự nhiên ở động vật được điều trị bằng anisomycin, nó sẽ gây mất trí nhớ, bạn không thể kích hoạt trí nhớ. “Nhưng nếu bạn trực tiếp đến các tế bào mang engram giả định và kích hoạt chúng bằng ánh sáng, bạn có thể khôi phục bộ nhớ, mặc dù thực tế là không có LTP.”

Các nghiên cứu sâu hơn được thực hiện bởi nhóm của Tonegawa đã chứng minh rằng ký ức được lưu trữ không phải trong các khớp thần kinh được củng cố bởi sự tổng hợp protein trong các tế bào engram riêng lẻ, mà trong một mạch hoặc "con đường" của nhiều nhóm tế bào engram và các kết nối giữa chúng.

Ông nói: “Chúng tôi đang đề xuất một khái niệm mới, trong đó có một con đường tổng hợp tế bào engram hay còn gọi là mạch cho mỗi bộ nhớ.

“Mạch này bao gồm nhiều vùng não và các tổ hợp tế bào engram trong các vùng này được kết nối đặc biệt với một bộ nhớ cụ thể.”

Theo Ryan, nghiên cứu mới phân tách các cơ chế được sử dụng trong lưu trữ bộ nhớ và các cơ chế phục hồi bộ nhớ.

Ông nói: “Việc tăng cường các khớp thần kinh engram là rất quan trọng đối với khả năng của não bộ để truy cập hoặc lấy lại những ký ức cụ thể đó, trong khi các con đường kết nối giữa các tế bào engram cho phép mã hóa và lưu trữ thông tin bộ nhớ.

Các chuyên gia cho rằng những phát hiện này mang tính đột phá vì chúng cho thấy những thay đổi về sức mạnh của khớp thần kinh và đặc tính cột sống có thể không quan trọng đối với trí nhớ như người ta từng nghĩ, vì trong những điều kiện nhất định, dường như có thể phá vỡ những thay đổi này mà vẫn bảo toàn trí nhớ, ”Tiến sĩ nói. Alcino Silva, giám đốc Trung tâm Tích hợp về Học tập và Trí nhớ tại Đại học California ở Los Angeles.

“Thay vào đó, có vẻ như những thay đổi này có thể cần thiết để phục hồi trí nhớ, một quá trình bí ẩn cho đến nay vẫn luôn trốn tránh các nhà khoa học thần kinh.”

Nguồn: Viện Công nghệ Massachusetts