Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về cách hình thành ký ức, nhưng lại ít nghiên cứu về cách cập nhật ký ức cũ bằng thông tin mới, dù các nhà khoa học đã biết rằng khả năng cập nhật ký ức của chúng ta giảm dần theo tuổi tác. Tuy nhiên, nghiên cứu mới đây đã xác định được một cơ chế phân tử quan trọng liên quan đến việc cập nhật ký ức.
Các nhà nghiên cứu đến từ Đại học bang Pennsylvania (Hoa Kỳ) đã tìm hiểu lý do tại sao quá trình lão hóa tự nhiên lại làm cho việc cập nhật ký ức trở nên khó khăn hơn. Trong quá trình tìm kiếm câu trả lời, khi thực hiện thí nghiệm ở những con chuột già, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một loại enzyme mà khi bị chặn lại sẽ dẫn đến sự suy giảm trí nhớ liên quan đến tuổi tác.
GS Janine Kwapis tại Đại học bang Pennsylvania, tác giả chính của nghiên cứu cho biết, để hiểu rõ điều gì đang diễn ra ở cấp độ phân tử trong quá trình cập nhật ký ức là rất quan trọng, bởi vì hầu hết ký ức của chúng ta đều là sự cập nhật. Nhưng chưa ai thực sự xem xét liệu các cơ chế hình thành ký ức và cập nhật ký ức có giống nhau hay không, hoặc chúng có đặc thù riêng cho việc cập nhật ký ức hay không. Đây là một bước tiến trong việc tìm hiểu điều đó.
Quá trình củng cố ký ức là khi một ký ức ngắn hạn mới được hình thành và chuyển thành một ký ức dài hạn ổn định hơn. Quá trình ổn định này phụ thuộc vào việc tổng hợp protein, được kiểm soát bởi các gen, tại các khớp thần kinh - khoảng trống giữa các tế bào thần kinh cho phép chúng truyền tín hiệu cho nhau. Khi có thêm trải nghiệm và ký ức mới, bộ não về cơ bản tự tái sắp xếp để tạo ra nhiều kết nối khớp thần kinh hơn. Cuối cùng, hai tế bào thần kinh kết nối sẽ trở nên nhạy cảm với nhau, khiến việc nhớ lại một ký ức làm cho chúng kích hoạt đồng thời.
Theo GS Janine Kwapis, khi tiếp nhận thông tin mới, bạn phải đưa ký ức hiện có ra khỏi kho lưu trữ và làm suy yếu nó để sẵn sàng tiếp nhận thông tin mới. Khi thông tin mới đã được tiếp thu và các tế bào thần kinh mới đã được tích hợp, ký ức cập nhật sẽ được củng cố và lưu trữ lại. Quá trình này được gọi là tái củng cố và nó trở nên kém hiệu quả hơn theo thời gian. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra xem việc tăng cường biểu hiện gen trong quá trình tái củng cố có giúp cải thiện khả năng cập nhật ký ức hay không. Họ biết rằng enzyme histone deacetylase 3 (HDAC3) - một enzyme điều chỉnh việc sao chép thông tin từ DNA thành RNA, cuối cùng trở thành protein - đã được chứng minh là có ảnh hưởng tiêu cực đến việc hình thành ký ức và biểu hiện gen trong quá trình củng cố ký ức, vì vậy họ đã tập trung vào đối tượng nghiên cứu này.
Nghiên cứu sinh Chad Smies - đồng tác giả của nghiên cứu cho biết, HDAC3 thường làm chặt chẽ cấu trúc chromatin - một phức hợp của DNA và protein, khiến cho việc phiên mã trở nên khó khăn. Nếu chúng ta ngăn chặn hoạt động của enzyme này, nó có thể giúp duy trì trạng thái chromatin mở hơn và cải thiện biểu hiện gen.
Thí nghiệm được tiến hành như sau, những con chuột đực già (18-20 tháng tuổi) đã được thử nghiệm với nhiệm vụ làm “đối tượng” trong “vị trí cập nhật”. Sau khi quen với môi trường, các con chuột được tiếp xúc với 2 vật thể giống hệt nhau đặt ở những vị trí cụ thể. Sau 24 giờ, môi trường được cập nhật: một trong hai vật thể giống nhau được chuyển đến một vị trí mới. Ngay sau khi cập nhật, những con chuột được cho dùng thuốc để chặn HDAC3. Ký ức của chuột về các đối tượng sau đó được kiểm tra. Bốn vật thể giống hệt nhau được đặt ở các vị trí cụ thể trong môi trường: hai ở vị trí ban đầu, một ở vị trí cập nhật và một ở vị trí hoàn toàn mới.
Chuột thích sự mới lạ, vì vậy nếu chúng có trí nhớ tốt về buổi huấn luyện hoặc buổi cập nhật, chúng sẽ khám phá vị trí đối tượng mới nhiều hơn. Nhưng nếu chúng có trí nhớ kém, chúng có xu hướng khám phá các vị trí đã học trước đó. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, việc chặn HDAC3 ngay sau khi cập nhật đã giảm bớt các suy giảm trí nhớ liên quan đến tuổi tác mà không ảnh hưởng đến ký ức ban đầu. Những con chuột già đã thực hiện các bài kiểm tra trí nhớ tốt như những con chuột trẻ hơn.
GS Janine Kwapis cho biết, nhóm nghiên cứu hy vọng việc xác định các cơ chế phân tử ảnh hưởng đến trí nhớ như HDAC3 sẽ mở đường cho việc phát triển các mục tiêu trị liệu nhằm cải thiện sự linh hoạt nhận thức bị giảm do tuổi tác. Nếu những cơ chế này có thể cải thiện trí nhớ trong quá trình lão hóa bình thường, chúng cũng có thể giúp ích cho các tình trạng như bệnh Alzheimer và sa sút trí tuệ.
TXB