Tế bào thần kinh ghi nhớ nỗi sợ hãi

Những ký ức về nỗi sợ hãi đã in sâu vào não của chúng ta, thông qua các tế bào thần kinh mới hình thành, theo kết quả của nghiên cứu mới của các nhà thần kinh học, làm việc tại Đại học California, Berkeley, Hoa Kỳ.

Các nhà khoa học từ lâu đã biết nỗi sợ hãi và những trải nghiệm cảm xúc mãnh liệt thường để lại những ấn tượng khó phai trong tâm trí của chúng ta. Kết quả nghiên cứu mới này được đăng tải trên Tạp chí Tâm thần học Phân tử, số ra ngày 14 tháng 6 năm 2011, bởi Daniela Kaufer, làm việc tại Đại học UC Berkeley, Hoa Kỳ và các đồng nghiệp, đây là một phát hiện mới về cách thức mà cảm xúc được ghi nhớ: Trung tâm điều khiển cảm xúc của não, hạch hạnh nhân, tác động tới vùng hippocampus, một trung tâm chuyển tiếp cho bộ nhớ để tạo ra tế bào thần kinh mới.

Trong một tình huống làm bạn sợ hãi, những tế bào thần kinh mới sinh sẽ được kích hoạt bởi các hạch hạnh nhân và có thể cung cấp một "vùng trắng" mà trên đó ký ức của bạn về tình huống khiến bạn thật sự sợ hãi có thể được in dấu mạnh mẽ. Về mặt tiến hóa, điều này có nghĩa là tế bào thần kinh mới có thể giúp bạn nhớ những sự việc đại loại như bạn đã gần như bị giết chết bởi một con sư tử.

"Chúng ta có khuynh hướng nhớ những sự kiện đã đem lại những cảm xúc mạnh mẽ nhiều hơn những trải nghiệm hàng ngày, và trong một thời gian dài chúng ta đã biết rằng các kết nối giữa các hạch hạnh nhân và vùng hippocampus, giúp mã hóa các cảm xúc này", theo Kaufer, phó giáo sư sinh học tích hợp, là thành viên của Viện thần kinh Wills, Đại học UC Berkeley, Hoa Kỳ. "Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy dữ liệu đi vào hạch hạnh nhân thúc đẩy vùng hippocampus làm cho tế bào thần kinh mới được sinh ra từ một trong các tế bào thần kinh gốc . Điều này cung cấp các tế bào mới hoàn toàn được kích hoạt để đáp ứng với cảm xúc đầu vào." 

Xem mặt cắt của não chuột cho thấy cách thông tin cảm xúc từ hạch hạnh nhân, giúp phát triển tế bào thần kinh mới sinh từ tế bào mầm thần kinh trưởng thành ở vùng hippocampus (bên trái). Tế bào thần kinh mới sinh này có thể được kích hoạt bởi nỗi sợ hãi trong 2-4 tuần thời kỳ quan trọng sau khi ra đời, giúp ghi nhận vào bộ nhớ, dấu ấn của tình hình đáng sợ mà chuột gặp phải. Không có dữ liệu nhập vào từ hạch hạnh nhân (phải), vùng hippocampus tạo ra ít tế bào thần kinh mới.

Phát hiện này có ý nghĩa đối với việc điều trị chứng rối loạn stress sau chấn thương và các vấn đề khác của những rối loạn của bộ nhớ gây ra bởi cảm xúc.

"Nhiều chứng rối loạn liên quan đến những cảm xúc trong quá khứ như: chứng rối loạn do căng thẳng sau chấn thương, trầm cảm và lo âu. Chúng tôi nghĩ rằng tế bào thần kinh mới sinh có thể đóng vai trò trong việc tạo ra những ký ức tình cảm này," Kaufer nói.

Năm 2010 nhà nghiên cứu não Fred Gage, làm việc tại Viện Nghiên cứu Sinh học Salk, ở La Jolla, California, Hoa kỳ, đã chứng minh sự hình thành của những ký ức mới được kết hợp với việc tăng khả năng hoạt hóa của tế bào thần kinh mới sinh ra khoảng hai tuần tuổi trong vùng hippocampus vốn có nguồn gốc từ các tế bào gốc thần kinh trưởng thành. Tế bào gốc thần kinh trưởng thành xuất hiện những khác biệt liên tục để hình thành các tế bào thần kinh mới, gần 100 tế bào thần kinh mới mỗi ngày, nhưng một nửa trong số những tế bào thần kinh mới sinh được dự kiến ​​sẽ chết trong vòng 4 tuần sau khi được sinh ra. Nhưng nếu những tế bào thần kinh mới được kích hoạt, tuy nhiên như trong hệ thống thông tin phức tạp, những tế bào thần kinh mới sẽ tồn tại và giúp thiết lập những ký ức mới trong não.

Kaufer, người tiến hành nghiên cứu về tác động của stress trên não, biết rằng nhiều loại kinh nghiệm tích cực và tiêu cực, chẳng hạn như tập thể dục và căng thẳng, ảnh hưởng đến tỷ lệ tế bào thần kinh trong vùng hippocampus. Cùng với nghiên cứu sinh Elizabeth Kirby, tác giả chính của nghiên cứu, Aaron Friedman, bị hấp dẫn bởi ý tưởng rằng những cảm xúc có thể ảnh hưởng đến tế bào thần kinh trong vùng hippocampus, kể từ khi trung tâm thông tin của não thu nhận những cảm xúc, hạch hạnh nhân, được kết nối với vùng hippocampus qua nhiều mạch thần kinh. Để kiểm tra, Kirby tập trung vào hạch hạnh nhân basolateral, khu vực của cấu trúc hình quả hạnh để xử lý cảm xúc tiêu cực, bao gồm stress, lo âu và sợ hãi.

Sử dụng chuột thí nghiệm, Kirby cắt bỏ và tiêu huỷ hạch hạnh nhân basolateral và nhận ra rằng quá trình sản xuất tế bào thần kinh mới ở vùng hippocampus bị giảm. Để chắc chắn các tổn thương tế bào tạo ra khi hạch hạnh nhân đã được phẫu thuật bị phá hủy không ảnh hưởng đến các thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã mượn kỹ thuật liệu pháp gen của phòng thí nghiệm của Robert Sapolsky, Đại học Stanford, Hoa Kỳ, đưa các kênh kali vào hạch hạnh nhân, đóng hoạt động của tế bào thần kinh mà không gây ra tổn thương. Điều này cũng làm giảm tế bào thần kinh trong vùng hippocampus.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm tiếp lý thuyết của Gage là: Tế bào thần kinh mới đặc biệt nhạy cảm với cảm xúc đầu vào hai tuần sau khi chúng hình thành. Kirby và Kaufer đã đánh dấu các tế bào thần kinh mới trong vùng hippocampus, được tạo ra trong khoảng thời gian 3 ngày trong một nhóm chuột, và khoảng 2 tuần sau đó họ tiến hành các hoạt động gây ra phản ứng sợ hãi trong những con chuột. Sau đó, các nhà nghiên cứu tiếp tục cho những con chuột chịu đựng với tình huống gây lo sợ với cùng một ngữ cảnh ở ngày hôm sau. Khi họ kiểm tra não của nhóm chuột thí nghiệm, họ thấy rằng các tế bào thần kinh mới sinh đã được kích hoạt bởi tình huống cụ thể đáng sợ. Tuy nhiên, khi chuột thí nghiệm bị phá hủy hạch hạnh nhân basolateral, tế bào thần kinh mới không còn được kích hoạt để đáp ứng với các ký ức sợ hãi.

"Nghiên cứu này cho thấy tế bào thần kinh mới sinh đóng một vai trò không chỉ trong sự hình thành của bộ nhớ, mà còn trong việc tạo ra bối cảnh tình cảm của bộ nhớ," Kirby nói. Nó cũng cho thấy rằng hạch hạnh nhân basolateral chi phối khả năng của tế bào thần kinh mới sinh như là một phần của ký ức tình cảm.

Nhóm nghiên cứu đang lên kế hoạch để xem liệu các kích thích tiêu cực khác, chẳng hạn như căng thẳng và lo lắng, tương tự như hoạt động hợp tác với các hạch hạnh nhân để thay đổi tế bào thần kinh trong vùng hippocampus.

Đồng tác giả của nghiên cứu trên cùng với Kaufer, Kirby và Friedman là: David Covarrubias, nghiên cứu sinh, Đại học UC Berkeley, Hoa Kỳ và sinh viên Carl Ying và Wayne G. Sun; Ki Ann Goosens, phó giáo sư về não bộ và khoa học nhận thức, làm việc tại Viện nghiên cứu não McGovern tại Viện Công nghệ Massachusetts; và Sapolsky của Đại học Stanford, Hoa kỳ./.