Những ký ức cảm xúc về những bi kịch trong cuộc sống như tai nạn, chiến tranh hoặc các căn bệnh hiểm nghèo được lưu trữ khá lâu dài trong não bộ. Điều này khiến việc chữa trị hiệu quả trở nên khó khăn. Các nhà nghiên cứu tại ETH Zurich và Đại học Zurich hiện đã thành công trong việc truy tìm cơ sở phân tử của những ký ức mạnh mẽ, bền bỉ này.
Cụm từ “rối loạn stress sau sang chấn” là cụm từ thường trực của mọi người ám chỉ đến những người trở về từ chiến tranh Iraq hoặc nạn nhân của những thảm họa như sóng thần. Đây không phải là một sự tiến triển mới vì nó luôn luôn xảy ra với những người trải qua các tình huống cực kỳ khó khăn. Mọi người đều biết rằng các ký ức cảm xúc cả tích cực lẫn tiêu cực đều được bộ não lưu trữ khá lâu dài.
Kết quả là những ký ức đó có ảnh hưởng rất lớn lên hành vi của chúng ta và trong trường hợp ký ức có hại, chúng có thể cản trở cách chúng ta quay trở lại với cuộc sống. Kết quả, chúng ta né tránh những địa điểm, mùi vị hoặc vật thể gợi lại những ký ức đau buồn vì chúng gây ra sự lo lắng trầm trọng. Isabelle Mansuy, Giáo sư sinh học thần kinh tế bào tại ETH Zurich và Khoa học thần kinh nhận thức và tế bào tại ĐH Zurich, cùng nhóm nghiên cứu giờ đã chứng minh rằng enzyme calcineurin và yếu tố gien điều phối Zif268 quyết định cường độ của các ký ức cảm xúc. Lần đầu tiên, việc này giúp các nhà khoa học liên kết quá trình điều phối tại khớp thần kinh, thành phần rất quan trọng đối với ký ức cảm xúc, với quá trình trong nhân tế bào.
Trong thí nghiệm của mình, các nhà nghiên cứu tập cho chuột liên hệ nước đường với chất nôn mửa. Sự huấn luyện này diễn ra trong nhiều tháng. Chuột tránh né nước đường trong suốt thời gian này. (Ảnh: ETH Zurich)
Thí nghiệm trên chuột
Sự sản sinh những ký ức lâu bền nhất trong thời gian ngắn nhất có thể cần các phân tử trong não, những phân tử không chỉ được kích hoạt nhanh chóng mà còn điều khiển hiệu quả quá trình báo hiệu của sự lưu trữ thông tin lâu dài trong não. Đây là lý do vì sao protein phosphatase calcineurin, vốn được biết là có ảnh hưởng điều phối tiêu cực lên học hỏi và trí nhớ, là một ứng cử viên hứa hẹn với các nhà nghiên cứu Zurich. Họ sử dụng chuột làm hệ thống mẫu vì quá trình học hỏi của chúng rất giống ở người và các bài kiểm tra hành vi được thiết lập đã tồn tại. Trong thí nghiệm của mình, các nhà nghiên cứu tập cho chuột liên hệ nước đường với chất nôn mửa. Sự huấn luyện này diễn ra trong nhiều tháng. Chuột tránh né nước đường trong suốt thời gian này.
Tuy nhiên, sự ác cảm có thể được khắc phục dần dần bằng luyện tập cao độ. Mansuy giải thích rằng “Các ký ức cảm xúc không dễ xóa đi. Những ký ức tiêu cực nặng nề cần được chủ động thay thế bằng các ký ức tích cực.” Bà cho biết điều quan trọng là cùng một lúc hiểu được những ký ức tiêu cực không biến mất, chúng đơn thuần chỉ trượt xuống trong danh sách ưu tiên và bị các ký ức tích cực mới vượt mặt. “Quá trình này không phải cuối cùng và tuyệt đối, vì danh sách ưu tiên có thể thay đổi lần nữa..”
Karsten Baumgärtel, nghiên cứu viên sau tiến sĩ trong nhóm Mansuy, nhấn mạnh rằng đây là sự khác biệt to lớn giữa ký ức cảm xúc và kiến thức. “Các sự kiện có thể biến mất khỏi trí nhớ hoàn toàn, ngược lại trong một số trường hợp đặc biệt những tái hiện cảm xúc được lưu trữ trong suốt cuộc đời. Can thiệp chủ ý là cần thiết để giảm mức độ ưu tiên của các ký ức tiêu cực.”
Hoạt động suy giảm calcineurin
Các công trình nghiên cứu hạch hạnh nhân (amygdala), vùng não quan trọng đối với nhận thức cảm xúc, cho thấy suy giảm hoạt động của enzyme calcineurin ở chuột thí nghiệm so sánh với chuột thường. Vì calcineurin là chất điều phối tiêu cực đối với học tập và trí nhớ, hoạt động của nó cần được hạn chế để tăng cường trí nhớ. Để thu thêm bằng chứng về vai trò của calcineurin trong quá trình ghi nhớ, các nhà khoa học sử dụng chuột biến đổi gien mà họ có thể kích hoạt hoặc khử enzyme chọn lọc trong các tế bào thần kinh của não. Mansuy giải thích rằng “Quá trình kích hoạt và khử chọn lọc trong tế bào thần kinh rất quan trọng vì calcineurin là loại enzyme hiện diện trong nhiều tế bào.”
Ví dụ nó cũng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống miễn dịch. Theo như các nhà nghiên cứu hy vọng, khử hoạt động của calcineurin tăng cường trí nhớ liên kết giữa nước đường và chất nôn, trong khi trí nhớ suy giảm bởi hoạt động tăng cường calcineurin. Các nhà nghiên cứu cũng có thể chứng minh rằng khoảng thời gian cần thiết để làm giảm trí nhớ tiêu cực bằng trí nhớ đơn thuần tích cực có thể được kéo dài hoặc rút ngắn bằng sự can thiệp này.
Quá trình điều phối trong khớp thần kinh và nhân tế bào
Khử hoạt động của calcineurin cũng gây ra biểu hiện suy giảm chất điều phối gien Zif268 ở vùng amygdala. Zif268 chịu trách nhiệm điều phối một loạt các gien quan trọng có vai trò trong việc xử lý tín hiệu của trí nhớ và học tập. Kích thích chất này tăng cường biểu hiện của Zif268 ở chuột biến đổi gien đẩy mạnh trí nhớ theo một cách tương tự như sự khử calcineurin. Đây là lần đầu tiên người ta có thể chứng minh tầm quan trọng của mối quan hệ chức năng giữa hoạt động của một enzyme trong khớp thần kinh với hoạt động của yếu tố điều phối gien trong nhân tế bào.
Mansuy và Baumgärtel nhấn mạnh rằng mục đích của công trình nghiên cứu của họ là nhằm thu được kiến thức căn bản của các mối quan hệ phân tử, nhưng điều này không liên hệ với bất kỳ ứng dụng y khoa trực tiếp trong thời gian gần.
Tuy nhiên, Mansuy giải thích “Trong quá khứ, nguồn gốc của nhiều căn bệnh còn bí ẩn và chúng được cho là đòn trừng phạt của Chúa, và vào thời đó những người bị mắc bệnh tìm đến tu sĩ. Ngày nay chúng ta hiểu ra một số cơ chế bên trong chúng và có thể chữa những căn bệnh này. Chúng tôi hy vọng công trình này góp một phần nhỏ vào việc hiện thực hóa tình trạng tương tự cũng áp dụng vào tương lai đối với những sang chấn tâm lý hoặc các bệnh về não làm suy giảm trí nhớ như Alzheimer, Parkinson và đột quỵ.”
