Các nhà nghiên cứu cung cấp một số bằng chứng thực nghiệm đầu tiên cho thấy những gợn sóng trong não tồn tại. Những sóng điện này từ lâu đã được giả thuyết là một cách để não tích hợp và mã hóa ký ức.
Một bí ẩn cơ bản của vỏ não con người là cách 16 tỷ tế bào thần kinh của nó tích hợp hoặc liên kết nhiều loại thông tin khác nhau mà chúng mã hóa thành một kinh nghiệm hoặc ký ức thống nhất chặt chẽ duy nhất.
Các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng sự liên kết như vậy liên quan đến các dao động tần số cao hoặc "gợn sóng" thúc đẩy các tương tác thần kinh, giống như nhịp điệu trong âm nhạc hoặc khiêu vũ. Trong một bài báo được xuất bản vào ngày 7 tháng 7 năm 2022 trên tạp chí PNAS , các nhà nghiên cứu tại Đại học California Trường Y San Diego đã cung cấp một số bằng chứng thực nghiệm đầu tiên cho thấy những gợn sóng như vậy trên thực tế xảy ra ở người.
"Hãy nghĩ về trải nghiệm vuốt ve mèo của bạn: hình dáng, vị trí, môi trường xung quanh, màu sắc, cảm giác, chuyển động và âm thanh, cộng với cảm xúc và hành động phản ứng của chính bạn. Tất cả chúng đều gắn kết với nhau trong một tổng thể chặt chẽ", tác giả cấp cao Eric Halgren cho biết. Tiến sĩ, giáo sư X quang tại Trường Y UC San Diego.
"Các khía cạnh khác nhau này của trải nghiệm được mã hóa ở các vị trí phân bố trên bề mặt vỏ não của não và trải nghiệm được phục vụ bởi mô hình bắn không gian của chúng. Bí ẩn là làm thế nào các hoạt động ở những vị trí khác nhau đó được kết nối với nhau."
Các nghiên cứu trước đây, chủ yếu ở loài gặm nhấm, đã phát hiện ra rằng các gợn sóng trong một cấu trúc khác, hồi hải mã, tổ chức việc phát lại các mô hình không gian này trong khi ngủ, và điều này là cần thiết để tạo ra ký ức vĩnh viễn.
Nhóm nghiên cứu UC San Diego, do Halgren dẫn đầu, phát hiện ra rằng các gợn sóng cũng xuất hiện ở tất cả các khu vực của vỏ não con người, khi thức dậy cũng như khi ngủ. Các gợn sóng ngắn, kéo dài khoảng 1/10 giây và có tần số hẹp nhất quán gần 90 chu kỳ mỗi giây. Các tác giả tính toán rằng một sự kiện gợn sóng ngắn điển hình có thể liên quan đến khoảng 5.000 mô-đun nhỏ trở nên hoạt động đồng thời, phân bố trên bề mặt vỏ não.
Công trình này là một phần của luận án tiến sĩ khoa học thần kinh của tác giả đầu tiên Charles W. Dickey.
(adv)
Dickey cho biết: “Đáng chú ý, các gợn sóng cùng xảy ra và đồng bộ trên tất cả các thùy và giữa cả hai bán cầu, ngay cả ở khoảng cách xa,” Dickey nói. "Các tế bào thần kinh vỏ não tăng kích thích trong quá trình gợn sóng, theo nhịp điệu gợn sóng, có khả năng hỗ trợ sự tương tác giữa các vị trí xa nhau.
"Đã có nhiều lần xuất hiện hơn trước khi nhớ lại thành công trí nhớ. Tất cả đều cho thấy rằng các gợn sóng phân bố, vỏ não thúc đẩy sự tích hợp của các yếu tố khác nhau có thể tạo thành một ký ức kinh nghiệm cụ thể."
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các gợn sóng vỏ não thường đi đôi với các gợn sóng hồi hải mã và được nhúng trong các dao động chậm hơn (1 và 12 chu kỳ mỗi giây). Những nhịp điệu chậm hơn này được điều hòa bởi một cấu trúc trung tâm kiểm soát mức độ hoạt động của vỏ não, đồi thị và điều chỉnh hoạt động kích hoạt tế bào thần kinh, cần thiết để củng cố trí nhớ.
Halgren cho biết: “Vì trải nghiệm của chúng ta được sắp xếp theo thứ bậc theo thời gian, nên nhịp điệu tổ chức các hoạt động vỏ não của chúng ta tạo ra trải nghiệm đó cũng vậy,” Halgren nói.
Nghiên cứu liên quan đến việc phân tích các bản ghi âm kéo dài một tuần được thực hiện trực tiếp từ bên trong não của 18 bệnh nhân đang được theo dõi để xác định nguồn gốc của các cơn co giật động kinh của họ. Công việc đang thực hiện trong phòng thí nghiệm của Halgren đang chứng minh rằng các mô hình kích hoạt tế bào thần kinh ở các phần khác nhau của vỏ não có khả năng tiên đoán lẫn nhau nhiều hơn trong quá trình đồng gợn sóng và đồng gợn sóng có liên quan đến việc liên kết các chữ cái thành từ và ý nghĩa với hành động.
Halgren cho biết: “Giống như bất kỳ nghiên cứu cơ bản nào khác nhằm tăng cường hiểu biết của chúng ta về cách thức hoạt động của thế giới, chúng ta không thể biết được ý nghĩa thực tế của nó là gì”. "Nhưng tôi xin lưu ý rằng tâm thần phân liệt, một căn bệnh phổ biến và không thể chữa khỏi, được đặc trưng bởi sự phân mảnh về tinh thần. Phát hiện của chúng tôi và của những người khác chỉ ra rằng một loại interneuron ức chế cụ thể là rất quan trọng đối với việc tạo ra các gợn sóng và những tế bào này được biết là có chọn lọc bị ảnh hưởng bởi bệnh tâm thần phân liệt, cũng như dao động tần số cao. Có lẽ chúng ta đang tiến gần hơn một chút đến việc tìm ra cơ chế cho một khía cạnh của căn bệnh bi thảm này. "
Nguồn Đại học California - San Dieg
