Bộ não con người lưu trữ ký ức như thế nào?

Trí nhớ là một trong những khối xây dựng của não bộ. Nó có thể giúp chúng ta an toàn (ví dụ như giúp ta nhớ đừng chạm vào bếp khi còn nóng), tạo nền tảng cho danh tính và những câu chuyện kể về cuộc sống của chúng ta.

Vậy não bộ lưu trữ ký ức và lấy chúng ra như thế nào?

Theo nhà báo chuyên về bộ não và hành vi của con người Stephanie Pappas tại bang Colorado (Mỹ), câu trả lời đơn giản nhất là bộ não con người tự định hình lại với mỗi ký ức mới. Điều này xảy ra thông qua các hoạt động của khớp thần kinh, hoặc những khoảng trống nhỏ giữa các tế bào não.

Tế bào não, hoặc tế bào thần kinh, giao tiếp với nhau thông qua một hệ thống điện hóa. Sự thay đổi điện tích của một tế bào sẽ kích hoạt giải phóng các chất hóa học, được gọi là chất dẫn truyền thần kinh, thông qua các khớp thần kinh. Sau đó, các chất truyền dẫn thần kinh này được tế bào thần kinh ở phía bên kia khoảng trống tiếp nhận. Đây là nơi chúng kích hoạt các thay đổi điện trong tế bào đó.

"Cuối cùng, ký ức sẽ được mã hóa trong các mạch thần kinh. Đó là những gì thay đổi trong não bộ khi một ký ức được tạo ra" - Don Arnold, chuyên gia khoa học thần kinh tại Đại học Nam California, cho biết.

Khi một tế bào thần kinh này liên tục kích thích tế bào thần kinh khác, kết nối của chúng sẽ tăng cường, có nghĩa là chúng sẽ dễ dàng kích thích lẫn nhau hơn theo thời gian. Ở cấp độ cơ bản nhất, bộ não có thể lưu trữ ký ức bằng cách tăng cường kết nối giữa các mạng lưới tế bào thần kinh.

Ký ức được lưu trữ ở đâu trong não bộ?

Ký ức của con người được lưu trữ ở một số vùng não, quan trọng nhất là hồi hải mã. Những vùng này rất quan trọng đối với sự hình thành trí nhớ ban đầu và đóng vai trò then chốt trong việc chuyển ký ức từ nơi lưu trữ ngắn hạn sang lưu trữ dài hạn.

Trí ngớ ngắn hạn chỉ tồn tại khoảng 20 hoặc 30 giây trước khi biến mất. Ví dụ, bạn có thể nhớ một số điện thoại mới trong khoảng thời gian cần thiết để quay số đó. Tuy nhiên, nếu bạn không luyện tập nhớ các con số đó thì những mạch thần kinh hình thành nên bộ nhớ ngắn hạn sẽ ngừng hoạt động cùng nhau và trí nhớ sẽ dần mất đi.

Khi bạn luyện tập lại thông tin hoặc cố gắng ghi nhớ nó thì vùng hồi hải mã sẽ hoạt động để củng cố các mạch. Theo thời gian, những ký ức dài hạn được chuyển đến tân vỏ não, phần nhăn bên ngoài của não chịu trách nhiệm cho phần lớn trải nghiệm có ý thức của chúng ta.

Ký ức của con người được lưu trữ ở một số vùng não. Nguồn: neurosciencenews

Hạch hạnh nhân (Amygdala - một vùng hình quả hạnh trong não người, có chức năng giúp xử lý các cảm xúc như sợ hãi) cũng đóng vai trò nhất định trong trí nhớ. Nhà thần kinh học Avishek Adhikari tại Đại học California, bang Los Angeles (Mỹ) cho biết, cảm xúc là một thành phần quan trọng trong việc tạo ra trí nhớ. Những tình huống có cảm xúc, dù tích cực hay tiêu cực, đều được ghi nhớ tốt hơn sự kiện trung lập. Nguyên nhân có thể là do bản năng sinh tồn: Điều quan trọng là bạn phải nhớ những điều rất tốt hoặc rất tệ cho bản thân.

Ông Adhikari cho hay, não tiết ra một số chất dẫn truyền thần kinh với nồng độ cao hơn trong các tình huống cảm xúc cao, sự hiện diện của các chất dẫn truyền thần kinh này có thể củng cố các mạch ghi nhớ ở vùng hồi hải mã.

Các vùng khác liên quan đến trí nhớ là hạch nền và tiểu não (những nơi xử lý bộ nhớ vận động cần thiết để chơi một bản nhạc piano) và vỏ não trước trán, giúp tạo ra "trí nhớ hoạt động" liên quan tới việc bạn cần lưu giữ thông tin trong đầu đủ lâu để vận dụng nó, chẳng hạn như khi giải một bài toán.

Những bí ẩn của trí nhớ

Sự hình thành các tế bào thần kinh mới cũng đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ ký ức, ngay cả đối với não của người trưởng thành.

Các nhà khoa học từng nghĩ rằng bộ não sẽ ngừng sản xuất các tế bào thần kinh mới sau tuổi vị thành niên, nhưng nghiên cứu trong hai thập kỷ qua đã chỉ ra rằng, bộ não của người trưởng thành không chỉ tạo ra các tế bào thần kinh mới, mà những tế bào này còn là chìa khóa để học tập và ghi nhớ. Một nghiên cứu năm 2019 trên tạp chí Cell Stem Cell cho thấy vùng hồi hải mã tiếp tục tạo ra tế bào thần kinh mới ngay cả ở những người độ tuổi 80 và 90.

Hiểu được cách thức hoạt động của trí nhớ là điều quan trọng để tiến tới điều trị các bệnh như Alzheimer. Nguồn: encoredocs.com

Thật khó để quan sát quá trình hình thành và xử lý trí nhớ trong một bộ não đang hoạt động. Các khớp thần kinh rất nhỏ và rất nhiều (khoảng 1 nghìn tỷ khớp thần kinh trong não người trưởng thành), đồng thời rất khó để chụp ảnh bên ngoài bề mặt não.

Các phương pháp chẩn đoán hình ảnh cũng cần tránh can thiệp vào chức năng của não. Tuy nhiên, hiện nay, công nghệ phát triển đang cho phép những khám phá mới. Ví dụ, để quan sát não cá ngựa vằn trong lúc nó học cách liên kết ánh sáng nhấp nháy với cảm giác khó chịu, chuyên gia Arnold và các đồng nghiệp đã tác động tới bộ gen của cá để nó hiển thị các protein huỳnh quang trên khớp thần kinh. Sau đó, nhóm nghiên cứu có thể sử dụng một kính hiển vi chuyên dụng để chụp ảnh các khớp thần kinh này và theo dõi sự thay đổi của chúng.

Hiểu được cách thức hoạt động của trí nhớ là điều quan trọng để tiến tới điều trị các bệnh như Alzheimer. Hiểu một số biểu hiện kỳ quặc của trí nhớ cũng có thể giúp cải thiện trí nhớ. Ví dụ, hồi hải mã không chỉ tham gia vào việc củng cố trí nhớ mà còn điều hướng tới các địa điểm. Điều này rất có ý nghĩa khi xét tới tầm quan trọng của việc bạn phải nhớ xem mình đang/đã ở đâu.

Những người đạt được kỳ tích đáng kinh ngạc về khả năng ghi nhớ (như ghi nhớ hàng chục nghìn chữ số) thường mượn khả năng ghi nhớ không gian của hải mã để làm điều đó. Họ sẽ liên tưởng từng mục mình muốn ghi nhớ với một vị trí ở một nơi tưởng tượng – thủ thuật này được gọi là cung điện ký ức. Người thực hành kỹ thuật này có thể ghi nhớ một lượng lớn thông tin.

Nhật Minh