"Kết quả của chúng tôi bổ sung thêm bằng chứng cho thấy não bộ tạo nên bộ nhớ bằng cách hình thành các cụm tế bào thần kinh tăng cường kết nối, hay các khớp thần kinh", Tiến sĩ Roberto Malinow ở Đại học California, San Diego (UCSD), giải thích. "Hơn nữa, các kết quả cho thấy rằng các khớp thần kinh dường như làm tan rã các cụm tế bào thần kinh để vô hiệu hóa một bộ nhớ". Các nhà nghiên cứu đã công bố trên Tạp chí Nature về những phát hiện của mình sử dụng công nghệ tiên tiến dựa trên sự kết hợp quang học/gen.
"Ngoài các ứng dụng tiềm năng trong các rối loạn suy giảm trí nhớ, chẳng hạn như mất trí nhớ, sự hiểu biết rõ hơn về hoạt động của bộ nhớ có thể giữ manh mối để việc kiểm soát của các ký ức cảm xúc biến mất ở những bệnh tâm thần, chẳng hạn như rối loạn căng thẳng sau chấn thương", Bác sĩ Thomas R. Insel, cho biết.
Các nhà thần kinh học từ lâu đã nghi ngờ rằng sự tăng cường kết nối giữa các tế bào thần kinh - gọi là tiềm lực dài hạn (long-term potentiation (LTP)) - là nền tảng hình thành trí nhớ, nhưng cho đến nay vẫn chưa tìm ra bằng chứng khó nắm bắt này.
Nhóm nghiên cứu của Malinow đã chứng minh điều này bằng cách tìm kiếm LTP khi hình thành trí nhớ, loại bỏ trí nhớ với một quá trình đảo ngược LTP, rồi sau đó đưa trí nhớ trở lại thông qua LTP - tất cả điều này được thực hiện bằng cách thay đổi cường độ của các khớp thần kinh trong mạch bộ nhớ.
Để có thể điều khiển chính xác cần thiết để cho thấy một quan hệ nhân -quả như vậy, nhóm nghiên cứu quay sang một trong những công cụ mạnh mẽ mới nhất của khoa học thần kinh: optogenetics. Nó làm thích nghi bộ máy tế bào để cho phép các sinh vật nguyên thủy như tảo được kiểm soát bởi ánh sáng mặt trời để kiểm soát các thành phần mạch não cụ thể tức thì bằng laser.
Trong các thí nghiệm về sự sợ hãi có điều kiện thông thường ở động vật gặm nhấm, một giai điệu song hành với một cú sốc điện ở chân để tạo ra một ký ức sợ hãi của giai điệu. Nếu bộ nhớ đang hoạt động, con vật co rúm lại và cho thấy hành vi tím kiếm sự ban thưởng giảm đi khi nghe thấy giai điệu đó. Thay vì các giai điệu, nhóm của Malinow gắn cú sốc với sự kích thích trực tiếp optogenetic, làm sáng lên một nhóm tế bào thần kinh cụ thể trong một mạch bộ nhớ sợ hãi thính giác.
Các kỹ thuật kích thích điện trước đó không thể nhắm mục tiêu chính xác được như vậy. "Nó như một khu rừng nhiệt đới trong não - bất kỳ điểm nào trong não cũng có quá nhiều tế bào thần kinh đi qua," giải thích Malinow.
Bằng cách thay đổi các mẫu hình kích thích optogenetic, các nhà nghiên cứu có thể tăng cường kết nối giữa các tế bào thần kinh trong mạch bằng cách thúc đẩy LTP hoặc làm suy yếu các kết nối bằng cách thúc đẩy một quá trình đối kháng gọi là ức chế dài hạn (long term depression -LTD). Điều này có thể hình thành một ký ức sợ hãi, loại bỏ nó, rồi sau đó đưa nó quay trở lại. |