Cơ chế được tìm thấy để xác định ký ức nào tồn tại lâu dài

Giờ đây, một nghiên cứu mới đề xuất một cơ chế xác định những ký ức nào được gắn thẻ là đủ quan trọng để tồn tại trong não cho đến khi giấc ngủ khiến chúng tồn tại vĩnh viễn.

Được dẫn dắt bởi các nhà nghiên cứu từ Trường Y khoa NYU Grossman, nghiên cứu xoay quanh các tế bào não gọi là tế bào thần kinh "bắn" - hoặc tạo ra sự thay đổi trong sự cân bằng giữa điện tích dương và âm của chúng - để truyền tín hiệu điện mã hóa ký ức. Các nhóm lớn tế bào thần kinh trong vùng não được gọi là hồi hải mã hoạt động cùng nhau theo chu kỳ nhịp nhàng, tạo ra các chuỗi tín hiệu cách nhau một phần nghìn giây có thể mã hóa thông tin phức tạp.

Được gọi là "gợn sóng sắc nét", những "tiếng hét" tới phần còn lại của não thể hiện sự bắn gần như đồng thời của 15% tế bào thần kinh vùng đồi thị và được đặt tên theo hình dạng của chúng khi hoạt động của chúng được các điện cực ghi lại và ghi lại trên một máy ghi âm. đồ thị.

Trong khi các nghiên cứu trước đây đã liên kết các gợn sóng với sự hình thành trí nhớ trong khi ngủ, thì nghiên cứu mới, được công bố trực tuyến trên tạp chí Science vào ngày 28 tháng 3, đã phát hiện ra rằng các sự kiện ban ngày theo sau ngay lập tức là 5 đến 20 gợn sóng sắc nét được tái hiện nhiều hơn trong khi ngủ và do đó được củng cố thành vĩnh viễn. ký ức. Những sự kiện xảy ra sau đó với rất ít hoặc không có gợn sóng sắc nét đã không hình thành nên những ký ức lâu dài.

Tác giả nghiên cứu cao cấp György Buzsáki, MD, PhD, Giáo sư Khoa học thần kinh của Biggs tại Khoa Khoa học thần kinh cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi phát hiện ra rằng các gợn sóng sắc nét là cơ chế sinh lý được não sử dụng để ‘quyết định’ những gì nên giữ và những gì nên loại bỏ”. Khoa học thần kinh và sinh lý học tại NYU Langone Health.

Nghiên cứu mới dựa trên một mô hình đã biết: động vật có vú bao gồm cả con người trải nghiệm thế giới trong một vài khoảnh khắc, sau đó tạm dừng, rồi trải nghiệm thêm một chút, rồi lại tạm dừng. Các tác giả nghiên cứu cho biết, sau khi chúng ta chú ý đến điều gì đó, khả năng tính toán của não thường chuyển sang chế độ đánh giá lại "nhàn rỗi". Những khoảng dừng nhất thời như vậy xảy ra suốt cả ngày, nhưng thời gian không hoạt động dài nhất xảy ra trong khi ngủ.

Buzsaki và các đồng nghiệp trước đây đã xác định rằng không có gợn sóng sắc nét nào xảy ra khi chúng ta chủ động khám phá thông tin giác quan hoặc di chuyển mà chỉ xảy ra trong những khoảng dừng nhàn rỗi trước hoặc sau. Nghiên cứu hiện tại cho thấy các gợn sóng sắc nét thể hiện cơ chế gắn thẻ tự nhiên trong những khoảng thời gian tạm dừng như vậy sau khi trải nghiệm thức dậy, với các mẫu nơ-ron thần kinh được gắn thẻ được kích hoạt lại trong giấc ngủ sau khi thực hiện nhiệm vụ.

Điều quan trọng là, các gợn sóng sắc nét được biết là tạo nên sự bắn ra của các "tế bào vị trí" vùng đồi thị theo một thứ tự cụ thể mã hóa mọi phòng chúng ta bước vào và từng nhánh của mê cung mà chuột đi vào. Đối với những ký ức được ghi nhớ, những tế bào tương tự sẽ hoạt động với tốc độ cao khi chúng ta ngủ, "phát lại sự kiện được ghi lại hàng nghìn lần mỗi đêm". Quá trình tăng cường kết nối giữa các tế bào liên quan.

Đối với nghiên cứu hiện tại, các cuộc chạy mê cung liên tiếp của chuột nghiên cứu được theo dõi thông qua các điện cực bởi các quần thể tế bào hồi hải mã liên tục thay đổi theo thời gian mặc dù ghi lại những trải nghiệm rất giống nhau. Điều này lần đầu tiên tiết lộ rằng mê cung chạy trong đó các gợn sóng xảy ra khi tạm dừng thức và sau đó được phát lại trong khi ngủ.

Những gợn sóng sắc nét thường được ghi lại khi một con chuột dừng lại để thưởng thức đồ ngọt sau mỗi lần chạy trong mê cung. Các tác giả cho biết, việc tiêu thụ phần thưởng đã chuẩn bị cho bộ não chuyển từ mô hình khám phá sang mô hình nhàn rỗi để các gợn sóng sắc nét có thể xảy ra.

Bằng cách sử dụng các đầu dò silicon hai mặt, nhóm nghiên cứu có thể ghi lại đồng thời tới 500 tế bào thần kinh ở vùng hải mã của động vật trong quá trình chạy trong mê cung. Điều này lại tạo ra một thách thức vì dữ liệu trở nên cực kỳ phức tạp khi càng có nhiều nơ-ron được ghi lại độc lập. Để hiểu rõ dữ liệu một cách trực quan, trực quan hóa hoạt động của nơ-ron thần kinh và hình thành các giả thuyết, nhóm đã giảm thành công số lượng kích thước trong dữ liệu, theo một số cách như chuyển đổi hình ảnh ba chiều thành hình ảnh phẳng và không làm mất tính toàn vẹn của dữ liệu. .

Tác giả đầu tiên Wannan (Winnie) Yang, Tiến sĩ, nghiên cứu sinh tại trường Buzsáki, cho biết: “Chúng tôi đã nỗ lực loại bỏ thế giới bên ngoài ra khỏi phương trình và xem xét các cơ chế mà bộ não của động vật có vú gắn thẻ một cách bẩm sinh và tiềm thức cho một số ký ức để trở thành vĩnh viễn”. phòng thí nghiệm. "Tại sao một hệ thống như vậy lại phát triển vẫn còn là một bí ẩn, nhưng nghiên cứu trong tương lai có thể tiết lộ các thiết bị hoặc liệu pháp có thể điều chỉnh các gợn sóng sắc nét để cải thiện trí nhớ hoặc thậm chí làm giảm khả năng nhớ lại các sự kiện đau thương."

Nguồn  NYU Langone Health / Trường Y khoa NYU Grossman.