Kích thích não sâu trong khi ngủ tăng cường trí nhớ

Mặc dù người ta biết rằng giấc ngủ đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng cường trí nhớ, các nhà khoa học vẫn đang cố gắng giải mã cách quá trình này diễn ra trong não qua đêm.

Nghiên cứu mới do các nhà khoa học tại UCLA Health và Đại học Tel Aviv dẫn đầu cung cấp bằng chứng sinh lý đầu tiên từ bên trong não người ủng hộ lý thuyết khoa học thống trị về cách não củng cố trí nhớ trong khi ngủ. Hơn nữa, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng kích thích não sâu có mục tiêu trong thời gian quan trọng trong chu kỳ giấc ngủ dường như cải thiện việc củng cố trí nhớ.

Nghiên cứu, được công bố ngày 1 tháng Sáu trên tạp chí Nature Neuroscience, có thể cung cấp manh mối mới về cách kích thích não sâu trong khi ngủ một ngày nào đó có thể giúp bệnh nhân bị rối loạn trí nhớ như bệnh Alzheimer, đồng tác giả nghiên cứu Itzhak Fried, MD, PhD cho biết. Điều này đạt được nhờ một hệ thống "vòng kín" mới cung cấp các xung điện ở một vùng não được đồng bộ hóa chính xác với hoạt động của não được ghi lại từ một khu vực khác.

Theo lý thuyết thống trị về cách não chuyển đổi thông tin mới thành ký ức dài hạn trong thời gian nhắm mắt, có một cuộc đối thoại qua đêm giữa vùng hải mã - trung tâm bộ nhớ của não - và vỏ não, có liên quan đến các chức năng não cao hơn như lý luận và lập kế hoạch. Điều này xảy ra trong giai đoạn ngủ sâu, khi sóng não đặc biệt chậm và các tế bào thần kinh trên các vùng não xen kẽ giữa việc bắn nhanh đồng bộ và im lặng.

"Điều này cung cấp bằng chứng quan trọng đầu tiên về mức độ của các tế bào thần kinh đơn lẻ rằng thực sự có cơ chế tương tác giữa trung tâm bộ nhớ và toàn bộ vỏ não", Fried, giám đốc phẫu thuật động kinh tại UCLA Health và giáo sư phẫu thuật thần kinh, tâm thần học và khoa học hành vi sinh học tại Trường Y David Geffen tại UCLA cho biết. "Nó có cả giá trị khoa học về mặt hiểu cách bộ nhớ hoạt động ở người và sử dụng kiến thức đó để thực sự tăng cường trí nhớ."

Các nhà nghiên cứu đã có một cơ hội duy nhất để kiểm tra lý thuyết củng cố trí nhớ này thông qua các điện cực trong não của 18 bệnh nhân động kinh tại UCLA Health. Các điện cực đã được cấy vào não của bệnh nhân để giúp xác định nguồn cơn động kinh của họ trong thời gian nằm viện, thường kéo dài khoảng 10 ngày.

Nghiên cứu được thực hiện trong hai đêm và sáng. Ngay trước khi đi ngủ, những người tham gia nghiên cứu đã được cho xem các cặp ảnh của động vật và 25 người nổi tiếng, bao gồm các ngôi sao dễ nhận biết như Marilyn Monroe và Jack Nicholson. Họ ngay lập tức được kiểm tra về khả năng nhớ lại người nổi tiếng nào được ghép đôi với con vật nào và họ đã được kiểm tra lại vào buổi sáng sau một đêm ngủ không bị xáo trộn.

Vào một đêm khác, họ được cho xem 25 cặp động vật và người nổi tiếng mới trước khi đi ngủ. Lần này, họ nhận được kích thích điện nhắm mục tiêu qua đêm và khả năng nhớ lại các cặp của họ đã được kiểm tra vào buổi sáng. Để cung cấp sự kích thích điện này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một hệ thống vòng kín thời gian thực mà Fried ví như một nhạc trưởng: Hệ thống "lắng nghe" tín hiệu điện của não và khi bệnh nhân rơi vào giai đoạn ngủ sâu liên quan đến củng cố trí nhớ, nó cung cấp các xung điện nhẹ nhàng hướng dẫn các tế bào thần kinh bắn nhanh "chơi" đồng bộ.

Mỗi cá nhân được thử nghiệm thực hiện tốt hơn trong các bài kiểm tra trí nhớ sau một đêm ngủ với sự kích thích điện so với một đêm ngủ không bị xáo trộn. Các dấu hiệu điện sinh lý chính cũng chỉ ra rằng thông tin đang chảy giữa vùng hải mã và khắp vỏ não, cung cấp bằng chứng vật lý hỗ trợ củng cố trí nhớ.

"Chúng tôi thấy rằng về cơ bản chúng tôi đã tăng cường đường cao tốc này, nhờ đó thông tin chảy đến những nơi lưu trữ lâu dài hơn trong não", Fried nói.

Fried vào năm 2012 là tác giả của một nghiên cứu trên Tạp chí Y học New England lần đầu tiên cho thấy kích thích điện có thể tăng cường trí nhớ và công việc của ông đã tiếp tục khám phá cách kích thích não sâu có thể cải thiện trí nhớ, hiện đang chuyển sang giai đoạn quan trọng của giấc ngủ. Gần đây, ông đã nhận được khoản tài trợ 7 triệu đô la của NIH để nghiên cứu xem trí tuệ nhân tạo có thể giúp xác định và củng cố những ký ức cụ thể trong não hay không.

"Trong nghiên cứu mới của chúng tôi, chúng tôi cho thấy chúng tôi có thể tăng cường trí nhớ nói chung", Fried nói. "Thách thức tiếp theo của chúng tôi là liệu chúng tôi có khả năng điều chỉnh những ký ức cụ thể hay không."

Yuval Nir của Đại học Tel Aviv đồng giám sát nghiên cứu với Fried. Các tác giả khác bao gồm tác giả chính Maya Geva-Sagiv, cũng như Emily Mankin, Dawn Eliashiv, Natalie Cherry, Guldamla Kalender và Natalia Tchemodanov từ UCLA, và Shdema Epstein từ Đại học Tel-Aviv.

Nguồn Đại học California - Khoa học Y tế Los Angeles