Trong nhiều năm qua, một loại protein đặc biệt được cho là có vai trò then chốt trong việc ghi nhớ dài hạn. Sự ức chế enzyme này có thể làm mất đi những kỷ niệm cũ, khi thêm lượng enzyme này có thể làm mờ nhạt một kỹ niệm nào đó. Tuy nhiên, hai nhóm nghiên cứu độc lập của các nhà khoa học Mỹ đã thách thức một cách nghiêm túc vai trò của “phân tử trí nhớ bằng cách làm cho các con chuột hoàn toàn thiếu enzyme này - và  họ thấy rằng những con chuột này không có vấn đề về trí nhớ nào có thể phát hiện. Kết quả nghiên cứu của họ được công bố trên Nature vào ngày 02 tháng 01 năm 2013.

Sự kích thích xung quanh một enzyme, được gọi là protein kinase M-ζ (PKM-ζ), bắt đầu xây dựng vào năm 2006, khi Todd Sacktor tại Trung tâm y tế Downstate SUNY ở thành phố New York đã xóa sạch sự thiết lập những ký ức không gian ở chuột. Ông đã làm như vậy bằng cách tiêm vào não của chúng chất ZIP, một đoạn peptide nhỏ có vai trò ngăn chặn các enzyme trí nhớ.

Nhóm nghiên cứu khác đã thu được kết quả tương tự, họ tẩy xoá các loại hình khác nhau của trí nhớ bằng cách tiêm ZIP vào các vùng não khác nhau ở loài gặm nhấm, ruồi và sên biển. Và năm 2011, Sacktor đã làm ngược lại: tăng cường trí nhớ của chuột về một mùi vị khó chịu bằng cách tiêm vào não của chúng các virus có chứa các bản sao của PKM-ζ.

Sự ngạc nhiên về trí nhớ

Những nghiên cứu hấp dẫn này đã cho thấy trí nhớ dài hạn, không phải là không thay đổi và ổn định, đáng ngạc nhiên là trí nhớ dài hạn cũng mong manh, và phụ thuộc vào các hoạt động liên tục của một enzyme duy nhất.

Richard Huganir thuộc Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, Maryland, bị hấp dẫn bởi những kết quả này, nhưng ông lo ngại rằng phần lớn các dữ liệu phụ thuộc vào các hoạt động của ZIP. Ông và các cộng sự đã làm một cách khác, bằng cách xóa hai gen - một là PKM-ζ và một protein có liên quan gọi là PKC-ζ trong phôi của chuột. Nghiên cứu độc lập, Robert Messing và các đồng nghiệp tại Đại học California, San Francisco, tạo ra những con chuột tương tự.

Cả nhóm chuột không cho thấy bất kỳ vấn đề nào về trí nhớ. Những con chuột của Messing hình thành những ký ức dai dẳng với cảm giác sợ hãi, đối tượng, địa điểm và sự chuyển động trên một pin kiểm tra hành vi. Và những con chuột của Huganir cho thấy mức độ bình thường của khả năng tăng tiềm lực nhớ dài hạn - việc tăng cường các khớp giữa hai tế bào thần kinh được cho là nền tảng của học tập và trí nhớ.

Huganir phát biểu "nghiên cứu của chúng tôi có thể chắc chắn kết luận PKM-ζ không điều chỉnh trí nhớ. Chúng tôi đã rất ngạc nhiên, thậm chí cực kì ngạc nhiên, cả hai đội nhận thấy ZIP vẫn có thể phá vỡ những kỷ niệm vừa được thiết lập ở những con chuột trong nghiên cứu, mặc dù chúng thiếu của PKM-ζ.

Lenora Volk, một thành viên của nghiên cứu cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi không loại trừ khả năng ζ PKM có thể đóng một vai trò trong một số trường hợp của việc ghi nhớ, nhưng nó không phải là yếu tố điều tiết chính cần thiết của sự ghi nhớ như các tài liệu hiện hành trình bày”.

Nhưng Sacktor lại cho rằng kết quả này "không phải là quá ngạc nhiên" bởi vì một gen khác có thể bù đắp cho sự mất mát, như vẫn thường xảy ra ở những con chuột đã có một số gen đã bị xóa đi. Ông nghi ngờ rằng các protein có liên quan như PKM-ι hoặc PKM-λ có thể có tham gia. Ông nói thêm "tôi nghĩ trong tương lai sẽ tiếp tục cố gắng tìm các cơ chế hổ trợ cho trí nhớ".

Con đường thay thế

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu của Huganir cũng đã tạo ra những con chuột có gen PKM-ζ có thể được xóa theo ý đồ bằng cách cho chúng một loại thuốc cụ thể. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu làm mất hết những enzyme trong giai đoạn trưởng thành, sau khi con chuột đã lớn lên như những con trưởng thành bình thường. Các con chuột vẫn cho thấy tiềm năng tăng trí nhớ dài hạn bình thường.

Ông Lynn Nadel, nhà khoa học nhận thức tại Đại học Arizona ở Tucson nhận định: "Những kết quả này không chứng tỏ được PKM-ζ không quan trọng. Nhưng chúng cho thấy tình huống phức tạp - bất ngờ và có nhiều tiền trình khác có thể tham gia vào".

Những tiến trình khác vẫn còn là một bí ẩn. Không có PKM-ζ, "không có nhiều lựa chọn thay thế hấp dẫn để biết trí nhớ dài hạn được duy trì như thế nào". Nhóm nghiên cứu hiện đang cố gắng khám phá các cơ chế khác bằng cách xác định mục tiêu thực sự của ZIP. "Các cơ chế cơ bản của việc duy trì trí nhớ dài hạn sẽ là một trong những lĩnh vực thú vị của nghiên cứu khoa học thần kinh trong nhiều năm tới", Huganir nói.