Ngủ đông ở chuột làm mất hàng loạt khớp thần kinh nhưng ký ức vẫn nguyên vẹn

Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science đã tiết lộ một hiện tượng gây sốc: khi đưa chuột vào trạng thái ngủ đông nhân tạo, hơn một nửa số khớp thần kinh (synapse) trong não của chúng bị "xóa sổ". Tuy nhiên, điều kỳ lạ là những con chuột này vẫn giữ được trí nhớ đã được hình thành trước đó, đặt ra dấu hỏi lớn cho giả thuyết lâu nay về cách não bộ lưu trữ thông tin.

Giả thuyết cũ về trí nhớ đang bị thách thức

Từ lâu, giới khoa học thần kinh tin rằng trí nhớ được lưu trữ thông qua sự củng cố và mở rộng vật lý của các kết nối giữa các tế bào thần kinh. Khi bạn học một điều gì đó, các khớp thần kinh liên quan sẽ trở nên mạnh hơn và lớn hơn, và chính sự thay đổi cấu trúc này tạo thành ký ức.

Vấn đề nằm ở chỗ các kết nối này liên tục thay đổi theo thời gian. Kazumasa Tanaka, nhà khoa học thần kinh tại Đại học Khoa học và Công nghệ Okinawa (Nhật Bản), chia sẻ:

"Nếu so sánh sự sắp xếp của các kết nối này vào ngày đầu tiên với ngày thứ tư hoặc thứ năm, chúng rất khác nhau."

Vậy làm thế nào một ký ức có thể tồn tại hàng năm trời trên một "phần cứng" thay đổi chỉ sau vài ngày? Để tìm lời giải, nhóm nghiên cứu của Tanaka đã tạo ra một sự thay đổi mạnh mẽ hơn nhiều.

Thí nghiệm ngủ đông theo yêu cầu

Ngủ đông là đặc sản của sóc, chuột hamster và gấu, nhưng mạch thần kinh kích hoạt quá trình này vốn có ở tất cả các loài động vật có vú, kể cả những loài không bao giờ ngủ đông trong tự nhiên — như chuột nhắt.

Vào tháng 6/2020, nhóm nghiên cứu do Takeshi Sakurai (Đại học Tsukuba, đồng tác giả của nghiên cứu) dẫn đầu đã phát triển kỹ thuật kích hoạt nhân tạo mạch ngủ đông này. Phương pháp hoạt động bằng cách kích hoạt một nhóm tế bào thần kinh gọi là tế bào Q trong vùng dưới đồi (hypothalamus).

Trong nghiên cứu mới, Tanaka và cộng sự đã áp dụng kỹ thuật này lên chuột để tạo ra trạng thái giống ngủ đông. Kết quả cho thấy hơn một nửa số khớp thần kinh của chúng gần như biến mất hoàn toàn. Điều này đồng nghĩa với việc "phần cứng" chứa ký ức của chúng – theo giả thuyết cũ – đã bị xóa gần hết.

Ký ức vẫn sống sót

Tuy nhiên, khi nhóm nghiên cứu kiểm tra hành vi của những con chuột sau khi thức dậy, chúng vẫn nhớ chính xác những gì đã học trước đó. Phát hiện này cho thấy trí nhớ không chỉ đơn thuần nằm ở trạng thái hiện tại của các khớp thần kinh mà có thể được lưu trữ theo một cơ chế sâu xa và linh hoạt hơn nhiều.

Ý nghĩa đối với ngành khoa học thần kinh:

• Kết quả nghiên cứu làm lung lay giả thuyết "khớp thần kinh là nơi lưu trữ ký ức".
• Mở ra khả năng rằng thông tin có thể được mã hóa lại hoặc tái cấu trúc trong một dạng "bản thiết kế" nào đó chưa được hiểu rõ.
• Gợi ý rằng bộ não có khả năng phục hồi và tái tạo kết nối sau những biến động lớn, mở đường cho các nghiên cứu về điều trị chấn thương não hoặc các bệnh thoái hóa thần kinh.

Dù mới chỉ dừng ở mức quan sát hiện tượng, nghiên cứu này là một bước tiến quan trọng trong việc trả lời câu hỏi nền tảng: Trí nhớ thực sự được lưu trữ ở đâu và bằng cách nào? Với giới nghiên cứu thần kinh tại Việt Nam, đây cũng là một hướng đi tiềm năng để khám phá sự linh hoạt đáng kinh ngạc của não bộ.