Làm thế nào để ký ức của chúng ta tồn tại lâu dài?

Cho dù đó là lần đầu tiên đến thăm sở thú hay khi chúng ta học cách đi xe đạp, chúng ta đều có những kỷ niệm từ thời thơ ấu được lưu giữ sâu sắc cho đến những năm trưởng thành. Nhưng điều gì giải thích tại sao những ký ức này tồn tại gần như suốt cuộc đời?

Một nghiên cứu mới trên tạp chí Science Advances , được thực hiện bởi một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế, đã phát hiện ra lời giải thích sinh học cho ký ức dài hạn. Nó tập trung vào việc khám phá vai trò của một phân tử, KIBRA, đóng vai trò như một "chất kết dính" với các phân tử khác, từ đó củng cố sự hình thành trí nhớ.

André Fenton, giáo sư khoa học thần kinh tại Đại học New York và là một trong những nhà điều tra chính của nghiên cứu, giải thích: “Những nỗ lực trước đây nhằm tìm hiểu cách các phân tử lưu trữ trí nhớ dài hạn tập trung vào hành động riêng lẻ của các phân tử đơn lẻ”. "Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy cách chúng phối hợp với nhau để đảm bảo lưu trữ bộ nhớ vĩnh viễn."

Todd Sacktor, giáo sư tại Đại học Khoa học Y tế SUNY Downstate và là một trong những nhà điều tra chính của nghiên cứu, cho biết: “Hiểu biết chắc chắn hơn về cách chúng ta lưu giữ ký ức sẽ giúp định hướng những nỗ lực làm sáng tỏ và giải quyết những phiền não liên quan đến trí nhớ trong tương lai”.

Từ lâu, người ta đã biết rằng các nơ-ron lưu trữ thông tin trong bộ nhớ dưới dạng mô hình các khớp thần kinh mạnh và các khớp thần kinh yếu, quyết định khả năng kết nối và chức năng của mạng lưới thần kinh. Tuy nhiên, các phân tử trong khớp thần kinh không ổn định, liên tục di chuyển trong tế bào thần kinh, hao mòn và được thay thế sau vài giờ đến vài ngày, từ đó đặt ra câu hỏi: Làm thế nào mà ký ức có thể ổn định trong nhiều năm đến nhiều thập kỷ?

Trong một nghiên cứu sử dụng chuột thí nghiệm, các nhà khoa học tập trung vào vai trò của KIBRA, hay protein biểu hiện ở thận và não, các biến thể di truyền ở người có liên quan đến cả trí nhớ tốt và trí nhớ kém. Họ tập trung vào sự tương tác của KIBRA với các phân tử quan trọng khác trong việc hình thành trí nhớ - trong trường hợp này là protein kinase Mzeta (PKMzeta). Enzyme này là phân tử quan trọng nhất để tăng cường các khớp thần kinh bình thường của động vật có vú được biết đến, nhưng nó sẽ bị phân hủy sau một vài ngày.

Các thí nghiệm của họ tiết lộ rằng KIBRA là "liên kết còn thiếu" trong ký ức dài hạn, đóng vai trò như một "thẻ khớp thần kinh bền bỉ" hoặc chất keo dính vào các khớp thần kinh mạnh và PKMzeta đồng thời tránh các khớp thần kinh yếu.

Sacktor, giáo sư sinh lý học, dược lý, gây mê và thần kinh học tại SUNY Downstate giải thích: “Trong quá trình hình thành trí nhớ, các khớp thần kinh liên quan đến quá trình hình thành sẽ được kích hoạt - và KIBRA được định vị có chọn lọc trong các khớp thần kinh này”. "PKMzeta sau đó gắn vào thẻ khớp thần kinh KIBRA và giữ cho các khớp thần kinh đó mạnh mẽ. Điều này cho phép các khớp thần kinh bám vào KIBRA mới được tạo ra, thu hút nhiều PKMzeta mới được tạo ra hơn."

Cụ thể hơn, các thí nghiệm của họ trong bài báo Science Advances cho thấy việc phá vỡ liên kết KIBRA-PKMzeta sẽ xóa đi ký ức cũ. Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng PKMzeta tăng ngẫu nhiên trong não giúp tăng cường những ký ức yếu hoặc mờ nhạt, điều này thật bí ẩn vì lẽ ra nó phải làm điều ngược lại bằng cách tác động ở các vị trí ngẫu nhiên, nhưng việc KIBRA gắn thẻ khớp thần kinh liên tục giải thích tại sao PKMzeta bổ sung lại tăng cường trí nhớ, bởi chỉ hoạt động tại các trang web được gắn thẻ KIBRA.

Fenton, người cũng là giảng viên tại Viện khoa học thần kinh của Trung tâm Y tế NYU Langone, nhận xét: “Cơ chế gắn thẻ khớp thần kinh liên tục lần đầu tiên giải thích những kết quả này có liên quan về mặt lâm sàng đến các rối loạn thần kinh và tâm thần về trí nhớ”.

Các tác giả của bài báo lưu ý rằng nghiên cứu này khẳng định một khái niệm được Francis Crick đưa ra vào năm 1984. Sacktor và Fenton chỉ ra rằng giả thuyết mà ông đề xuất nhằm giải thích vai trò của não trong việc lưu trữ trí nhớ bất chấp những thay đổi liên tục về tế bào và phân tử là cơ chế Con tàu của Theseus - mượn từ một lập luận triết học bắt nguồn từ thần thoại Hy Lạp, trong đó những tấm ván mới thay thế những tấm ván cũ để duy trì Con tàu của Theseus trong nhiều năm.

Sacktor cho biết: “Cơ chế gắn thẻ khớp thần kinh liên tục mà chúng tôi tìm thấy tương tự như cách các tấm ván mới thay thế các tấm ván cũ để duy trì Con tàu của Theseus qua nhiều thế hệ và cho phép ký ức tồn tại trong nhiều năm ngay cả khi các protein duy trì bộ nhớ được thay thế”. "FrancisCrick đã trực giác được cơ chế Con tàu của Theseus này, thậm chí còn dự đoán vai trò của một protein kinase. Nhưng phải mất 40 năm để phát hiện ra rằng các thành phần là KIBRA và PKMzeta và tìm ra cơ chế tương tác của chúng."

Nguồn Đại học New York.