Trong khi chúng ta đang ngủ vào ban đêm, não của chúng ta đang thực hiện một điều đáng kinh ngạc. Hốc mắt và vỏ não, hai khu vực chính của nó, nói chuyện qua lại, xử lý thông tin để lưu trữ lâu dài — được biết đến là củng cố trí nhớ. Những giấc ngủ, như vậy, quan trọng đối với việc xây dựng thư viện tâm thần của chúng ta. “Trong khi ngủ, một quá trình kỳ diệu xảy ra,” nói Itzhak Fried, một bác sĩ phẫu thuật não tại Đại học California tại Los Angeles.
Trong một nghiên cứu được công bố gần đây trên Nature Neuroscience, Fried và đội ngũ của ông đã phát hiện ra rằng quá trình này có thể bị chi phối. Bằng cách kích thích nhẹ nhàng thùy trước của não (một phần của vỏ não) đồng bộ với sóng điện của hốc mắt khi đang ngủ, nhóm nghiên cứu đã cải thiện độ chính xác của trí nhớ nhận dạng — khả năng nhận ra những điều đã từng gặp trước đây — ở bệnh nhân mắc bệnh động kinh. Họ hy vọng rằng loại kích thích này có thể giúp cải thiện trí nhớ cho những người mắc các rối loạn não khác — như Parkinson hoặc Alzheimer trong tương lai.
Ý tưởng rằng giấc ngủ quan trọng cho trí nhớ không mới và đã được quan tâm bởi những người như Sigmund Freud. Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã sử dụng động vật để xác định cách mà quá trình đó có thể diễn ra. Bằng cách nhìn vào não chuột, họ đã phát hiện ra rằng hốc mắt, trung tâm trí nhớ của não, tạo ra những cơn sóng cao tần nhỏ gọi là “gợn sóng” được cho là hữu ích trong trí nhớ lâu dài. Tương tự, vỏ não (quản lý nhưng thứ như vận động và ngôn ngữ) và thalamus (gần trung tâm của não) phát ra những sóng kéo dài hơn — được biết đến là sóng chậm. Theo Gyorgy Buzsaki, một nhà thần kinh học tại Đại học New York, một bài nhảy đồng bộ giữa những gợn sóng này và sóng chậm là điều tạo nên những ký ức thành công trong giấc ngủ.
Sóng chậm của vỏ não, theo Buzsaki, là sự tương tác giữa trạng thái “lên” và “xuống”. “Đôi khi, vỏ não hoạt động và sẵn sàng tiếp nhận [thông tin],” ông nói. “Những lúc khác, nó hoàn toàn chết — ở trạng thái xuống.” Nếu những gợn sóng từ hốc mắt đi đến vỏ não khi nó ở trạng thái xuống, thông điệp sẽ không được tiếp nhận tốt — đó là lý do tại sao sự phối hợp giữa hai phần não quan trọng như vậy.
Fried và đội ngũ của ông tự hỏi liệu tăng cường bài nhảy đồng bộ này giữa hốc mắt và vỏ não có thể cải thiện việc củng cố trí nhớ trong giấc ngủ. Để kiểm tra giả thuyết này, họ quay về một nhóm bệnh nhân chọn lọc. Những người này, mắc một dạng động kinh không phản ứng với điều trị thuốc, đã được cấy ghép điện cực vào các khu vực khác nhau của não vì lý do lâm sàng. “Đây là một cơ hội rất hiếm hoi để nhìn vào hoạt động não từ bên trong với độ chính xác rất cao, vì các điện cực này được cấy vào các vùng não quan trọng cho trí nhớ và giấc ngủ,” Yuval Nir, một nhà thần kinh học tại Đại học Tel Aviv ở Israel và là một cộng tác viên chính của nghiên cứu, nói.
Các nhà khoa học tập trung vào hai điện cực bên trong não: một để đo hoạt động sóng gần hốc mắt và một cái khác ở thùy trước của não để cung cấp kích thích. Trong trạng thái hoạt động (“lên”) của sóng chậm, điện cực bên trong thùy trước sẽ gửi một loạt các xung ngắn và nhẹ. Nir mô tả điều này như “lắng nghe” hốc mắt — sử dụng các mô hình sóng của nó để xác định khi nào nó đang cố gắng truyền thông tin đến các phần khác của não. “Sau đó, chúng tôi cung cấp kích thích rất chính xác và nhỏ trong vỏ não — giống như một cú nhéo — để đánh thức và làm cho nó chú ý để có thể nhận thông điệp từ hốc mắt,” ông thêm.
Các nhà nghiên cứu gọi loại kích thích này là “đồng bộ hóa.” Họ cũng kiểm tra một dạng kích thích khác, được gọi là “phối hợp-luân phiên,” nơi điện cực gửi xung vào thùy trước của não mà không quan tâm đến hoạt động ở hốc mắt.
Nir vẽ một sự tương đồng với hai đứa trẻ trên cái xích đu: hippocampus trên một cái xích và neocortex trên cái xích kia. “Chúng tôi chỉ nhìn vào một trong những cái xích, và dựa vào sự chuyển động của nó, điều chỉnh một số đẩy nhẹ nhàng để làm cho chúng đồng bộ,” ông nói. “Thực sự, cách tôi nghĩ về điều này là chúng tôi cung cấp một luồng gió phía sau—chúng tôi đang giúp não khi đang ngủ làm điều nó đang làm một cách hiệu quả hơn.”
Michael Zugaro, một nhà thần kinh học tại Trung tâm Nghiên cứu Liên ngành về Sinh học tại Collège de France, người không liên quan đến nghiên cứu, trước đây đã thấy sự cải thiện trong quá trình củng cố trí nhớ sau một dạng kích thích được đồng bộ ở chuột. “Thú vị khi thấy những nguyên tắc chung này mà chúng ta có thể tìm thấy ở các loài khác cũng áp dụng cho con người,” ông nói.
Đối với Buzsaki, cần có nhiều công việc hơn để xem xét xem quá trình củng cố trí nhớ này có tương tự ở người khỏe mạnh không và liệu có thể đạt được sự cải thiện tương tự về độ chính xác của trí nhớ. Ông nói rằng câu hỏi là liệu chất lượng cải thiện có phải do việc điều chỉnh điều gì đó “đã hoàn hảo trong não của bạn nhưng không hoàn hảo trong bệnh nhân mắc chứng co giật” hay không hoặc nó là điều có thể tối ưu hóa trong mọi người. Ông và Zugaro đều lưu ý rằng việc cấy ghép điện cực vào não của một người là một thủ thuật can thiệp xâm lấn gây ra nhiều lo ngại đạo đức nghiêm trọng khi thực hiện mà không có nhu cầu lâm sàng được chứng minh.
Dù vậy, Fried hy vọng rằng kết quả này có thể giúp ích cho bệnh nhân mắc các loại rối loạn trí nhớ khác nhau. Trong tương lai, ông muốn phát triển kỹ thuật này như một phương pháp để tăng cường một số loại ký ức và có thể thậm chí loại bỏ những ký ức xấu—điều này có thể hữu ích trong việc điều trị hậu quả chấn thương tâm lý như hội chứng stress trầm trọng sau chấn thương. Đối với Geva-Sagiv, tiềm năng để kích thích các tiến bộ hơn cho bệnh nhân đã làm cho việc công bố nghiên cứu, mà đã mất rất nhiều thời gian, đáng giá. “Tôi rất vui vì chúng ta có thể bổ sung thêm kiến thức vào lĩnh vực quan trọng này,” cô nói.