Cơ chế ghi nhớ của não bộ con người

1. Vì sao não bộ có khả năng ghi nhớ?

Khả năng ghi nhớ của não là một khía cạnh phức tạp và hấp dẫn trong nhận thức của con người. Trí nhớ là quá trình thông tin được mã hóa, lưu trữ và truy xuất trong não. Nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, cho phép chúng ta học hỏi từ những kinh nghiệm trong quá khứ, đưa ra quyết định và điều hướng thế giới xung quanh. Trong khi sự hiểu biết của chúng ta về trí nhớ vẫn đang phát triển, có một số lý do chính khiến bộ não có khả năng ghi nhớ:

• Thích ứng và sinh tồn: Khả năng ghi nhớ của não bộ cho phép các sinh vật, bao gồm cả con người, thích nghi với môi trường và tăng cơ hội sống sót. Bằng cách ghi nhớ những kinh nghiệm trong quá khứ, chúng ta có thể học hỏi từ chúng và sửa đổi hành vi của mình cho phù hợp. Ví dụ, nếu chúng ta gặp phải một tình huống nguy hiểm, chẳng hạn như chạm vào bếp nóng, trí nhớ cho phép chúng ta nhớ lại cơn đau và tránh lặp lại hành động tương tự trong tương lai.
• Học tập và tiếp thu kiến thức: Khả năng ghi nhớ của não bộ gắn liền với việc học tập và tiếp thu kiến thức. Khi chúng ta học thông tin mới hoặc tiếp thu các kỹ năng mới, não sẽ mã hóa thông tin này vào bộ nhớ, cho phép chúng ta nhớ lại và áp dụng nó sau này. Khả năng lưu giữ và truy xuất thông tin này rất cần thiết cho giáo dục, phát triển cá nhân và tích lũy kiến thức theo thời gian.

• Ý thức về bản sắc và bản thân: Khả năng ghi nhớ của não bộ đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành ý thức về bản sắc và bản thân của chúng ta. Ký ức của chúng ta về các sự kiện, trải nghiệm và các mối quan hệ trong quá khứ định hình sự hiểu biết của chúng ta về con người của chúng ta. Chúng đóng góp vào câu chuyện cá nhân của chúng ta và giúp chúng ta duy trì ý thức mạch lạc về bản thân theo thời gian.
• “Du hành” trong dòng chảy của thời gian: Khả năng ghi nhớ của não bộ cho phép chúng ta du hành tinh thần xuyên thời gian, hồi tưởng lại những trải nghiệm trong quá khứ hoặc tưởng tượng ra những viễn cảnh trong tương lai. Khả năng “du hành thời gian của tinh thần” gắn chặt với khả năng ghi nhớ của chúng ta. Nó cho phép chúng ta hồi tưởng về những khoảnh khắc đáng nhớ, lập kế hoạch cho tương lai và phóng chiếu bản thân vào những tình huống khác nhau, nâng cao khả năng suy nghĩ trừu tượng và đưa ra quyết định.
• Xử lý nhận thức và giải quyết vấn đề: Khả năng ghi nhớ của não bộ tương tác với các quá trình nhận thức khác, chẳng hạn như sự chú ý, nhận thức và giải quyết vấn đề. Bằng cách dựa trên kinh nghiệm trong quá khứ và thông tin được lưu trữ trong bộ nhớ, chúng ta có thể tạo kết nối, nhận biết các khuôn mẫu và giải quyết vấn đề hiệu quả hơn. Trí nhớ hoạt động như một khuôn khổ tinh thần hỗ trợ các chức năng nhận thức bậc cao.
• Tương tác và giao tiếp xã hội: Khả năng ghi nhớ của não bộ cũng đóng một vai trò quan trọng trong tương tác và giao tiếp xã hội. Ghi nhớ những cuộc trò chuyện trong quá khứ, chuẩn mực xã hội và trải nghiệm được chia sẻ cho phép chúng ta gắn kết với người khác, xây dựng mối quan hệ và duy trì mối quan hệ xã hội. Khả năng nhớ lại và chia sẻ ký ức của chúng ta góp phần kể chuyện, kiến thức tập thể và truyền tải văn hóa.

Điều quan trọng cần lưu ý là trí nhớ là một quá trình phức tạp và nhiều mặt liên quan đến nhiều vùng não và mạng lưới thần kinh khác nhau. Mặc dù sự hiểu biết của chúng ta về trí nhớ đã tiến bộ đáng kể nhưng vẫn còn nhiều điều cần tìm hiểu về sự phức tạp của nó và các cơ chế thần kinh cơ bản.

2. Cơ chế ghi nhớ của não bộ

Chúng ta đã cùng đi tìm câu trả lời cho câu hỏi vì sao não bộ có khả năng ghi nhớ? Tiếp theo hãy cùng tìm hiểu về cơ chế ghi nhớ của não bộ hay não bộ ghi nhớ như thế nào? Cơ chế ghi nhớ của não là một quá trình phức tạp và rắc rối liên quan đến các vùng và mạng lưới khác nhau. Trong khi sự hiểu biết của chúng ta về trí nhớ vẫn đang phát triển, đây là lời giải thích đơn giản về cơ chế ghi nhớ của não bộ:

2.1. Mã hóa

Quá trình ghi nhớ bắt đầu bằng việc mã hóa, trong đó thông tin từ các giác quan đầu vào của chúng ta được tiếp nhận và chuyển thành dạng mà não có thể xử lý. Mã hóa bộ nhớ liên quan đến các thụ thể NMDA và AMPA kích hoạt các tầng tín hiệu nội bào, thúc đẩy các yếu tố phiên mã để kích hoạt tổng hợp protein cần thiết cho sự hình thành LTP và khớp thần kinh. Quá trình này liên quan đến nhiều vùng não khác nhau, bao gồm cả vùng hải mã và vỏ não mới.

2.2. Nơi lưu trữ

Sau khi mã hóa, não lưu trữ thông tin ở nhiều dạng và vị trí khác nhau. Trí nhớ không được lưu trữ ở một vùng duy nhất mà được cho là được phân bổ trên các mạng lưới thần kinh trong não, bao gồm vùng hải mã, hạch hạnh nhân, vỏ não mới và tiểu não. Có ba loại bộ nhớ lưu trữ chính:

• Trí nhớ giác quan: Đây là nơi lưu trữ ban đầu và ngắn gọn các thông tin giác quan, chẳng hạn như kích thích thị giác hoặc thính giác. Nó kéo dài trong một phần giây đến vài giây.
• Trí nhớ ngắn hạn (Short-term Memory - STM): Dạng trí nhớ này lưu giữ thông tin trong một khoảng thời gian tương đối ngắn, thường lên đến vài phút. STM bị hạn chế về năng lực và cần phải luyện tập tích cực để tránh quên. Vỏ não trước trán có liên quan đến quá trình xử lý STM.
• Bộ nhớ dài hạn (Long-term Memory - LTM): LTM chịu trách nhiệm lưu trữ thông tin trong một khoảng thời gian dài, từ hàng giờ đến cả đời. Nó có sức chứa gần như không giới hạn. Hồi hải mã đóng vai trò quan trọng trong việc hợp nhất ký ức từ STM sang LTM. Các vùng não khác nhau có liên quan đến việc lưu trữ các loại ký ức cụ thể. Ví dụ, vỏ não mới liên quan đến việc lưu trữ ký ức ngữ nghĩa (sự kiện và kiến thức chung), trong khi hạch hạnh nhân liên quan đến trí nhớ cảm xúc.

Trí nhớ không được tập trung ở một vùng não duy nhất mà được phân bổ trên nhiều mạng lưới thần kinh được kết nối với nhau. Những mạng lưới này liên quan đến vùng hải mã, vỏ não mới, hạch hạnh nhân và các vùng khác. Các loại ký ức khác nhau, chẳng hạn như từng đoạn (trải nghiệm cá nhân), ngữ nghĩa (sự kiện và kiến thức) và quy trình (kỹ năng và thói quen), được xử lý và lưu trữ trong các mạng khác nhau.

2.3. Truy xuất thông tin

Truy xuất là quá trình truy cập các bộ nhớ được lưu trữ khi cần thiết. Việc truy xuất liên quan đến việc kích hoạt mạng lưới thần kinh liên quan đến bộ nhớ được lưu trữ. Vỏ não trước trán, hồi hải mã và các vùng não khác hoạt động cùng nhau trong quá trình phục hồi. Quá trình truy tìm có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như bối cảnh, tín hiệu và trạng thái cảm xúc.

2.4. Hợp nhất bộ nhớ

Củng cố trí nhớ là quá trình ký ức được ổn định và củng cố theo thời gian. Nó liên quan đến việc chuyển dần dần thông tin từ vùng hải mã đến vỏ não mới. Trong khi ngủ, đặc biệt là trong giai đoạn REM (rapid eye movement - chuyển động mắt nhanh), quá trình củng cố trí nhớ diễn ra và ký ức được tích hợp vào khung kiến thức hiện có.

Tình trạng quên xảy ra do sự can thiệp từ việc học mới, không thể củng cố lại sau khi nhớ lại hoặc rối loạn chức năng vùng hải mã trong trường hợp mất trí nhớ. Ký ức vẫn có thể được ẩn giấu nếu không có sự truy cập có ý thức rõ ràng.

3. Điều gì chi phối khả năng ghi nhớ của não bộ?

Chúng ta đã cùng nhau tìm câu trả lời cho câu hỏi não bộ ghi nhớ như thế nào? Vậy tiếp theo hãy cũng giải đáp thắc mắc của nhiều người rằng điều gì chi phối khả năng ghi nhớ của não bộ. Khả năng ghi nhớ của não bị chi phối bởi sự kết hợp của nhiều yếu tố, bao gồm các vùng não khác nhau, mạng lưới thần kinh, quá trình tế bào và cơ chế phân tử. Dưới đây là một số yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng ghi nhớ của não:

• Hồi hải mã và thùy thái dương giữa: Hồi hải mã và các cấu trúc thùy thái dương trung gian xung quanh đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và củng cố trí nhớ. Hồi hải mã có liên quan đến việc mã hóa những ký ức mới và chuyển chúng đến nơi lưu trữ lâu dài ở vùng vỏ não mới. Tổn thương vùng hải mã có thể làm suy giảm nghiêm trọng khả năng hình thành ký ức tường thuật mới (sự kiện và sự kiện) trong khi vẫn giữ nguyên các loại ký ức khác.
• Tân vỏ não: Vỏ não mới, lớp ngoài của não, chịu trách nhiệm lưu trữ ký ức lâu dài. Các vùng khác nhau của vỏ não mới có liên quan đến việc xử lý và lưu trữ các loại ký ức khác nhau. Ví dụ, vỏ não trước trán liên quan đến trí nhớ làm việc và chức năng điều hành, trong khi thùy thái dương liên quan đến trí nhớ ngữ nghĩa.
• Độ dẻo thần kinh: Tính linh hoạt của thần kinh, khả năng thay đổi và thích ứng của não, là cơ chế cơ bản làm nền tảng cho việc hình thành và lưu trữ trí nhớ. Độ dẻo của khớp thần kinh cho phép tăng cường và làm suy yếu các kết nối giữa các tế bào thần kinh, tạo điều kiện thuận lợi cho việc mã hóa và truy xuất ký ức.
• Chất dẫn truyền thần kinh: Nhiều chất dẫn truyền thần kinh khác nhau đóng vai trò điều chỉnh các quá trình ghi nhớ. Ví dụ, acetylcholine liên quan đến sự chú ý và học tập, trong khi dopamine rất quan trọng cho việc củng cố và học tập dựa trên phần thưởng. Serotonin, norepinephrine và glutamate cũng góp phần hình thành và củng cố trí nhớ.
• Giấc ngủ: Giấc ngủ đóng một vai trò quan trọng trong việc củng cố trí nhớ. Trong khi ngủ, đặc biệt là trong giai đoạn REM (chuyển động mắt nhanh), ký ức được xử lý, củng cố và tích hợp vào bộ lưu trữ lâu dài một cách tích cực. Sự gián đoạn trong giấc ngủ có thể làm giảm khả năng hình thành và phục hồi trí nhớ.

• Cảm xúc và căng thẳng: Trải nghiệm cảm xúc có thể có tác động đáng kể đến trí nhớ. Các sự kiện mang tính cảm xúc có xu hướng được ghi nhớ tốt hơn do có sự tham gia của hạch hạnh nhân, giúp tăng cường củng cố trí nhớ. Tuy nhiên, mức độ căng thẳng quá mức có thể làm giảm hiệu suất của bộ nhớ.
• Sự chú ý và tập trung: Sự chú ý và tập trung là rất quan trọng để mã hóa bộ nhớ hiệu quả. Việc chú ý đến thông tin liên quan sẽ giúp chuyển nó từ trí nhớ giác quan sang trí nhớ ngắn hạn và cuối cùng là trí nhớ dài hạn. Các yếu tố như sự xao lãng, làm nhiều việc cùng một lúc và sự chú ý bị phân tán có thể cản trở việc hình thành trí nhớ.
• Yếu tố môi trường: Các yếu tố môi trường, chẳng hạn như sự phong phú của trải nghiệm, tính mới lạ và ý nghĩa của thông tin, có thể ảnh hưởng đến trí nhớ. Tham gia vào các hoạt động kích thích tinh thần, duy trì kết nối xã hội và có lối sống năng động có thể hỗ trợ chức năng trí nhớ.
• Yếu tố di truyền: Yếu tố di truyền cũng góp phần tạo ra sự khác biệt về khả năng ghi nhớ của từng cá nhân. Một số gen nhất định có liên quan đến việc điều chỉnh độ dẻo của khớp thần kinh, chức năng dẫn truyền thần kinh và các quá trình phân tử khác liên quan đến trí nhớ. Các biến thể di truyền có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trí nhớ và tính nhạy cảm với các rối loạn liên quan đến trí nhớ.
• Tuổi tác và sức khỏe: Khả năng ghi nhớ có thể bị ảnh hưởng bởi tuổi tác và sức khỏe tổng thể của não. Lão hóa có liên quan đến những thay đổi trong quá trình xử lý và phục hồi bộ nhớ. Một số tình trạng bệnh lý, chẳng hạn như bệnh Alzheimer, chứng mất trí nhớ hoặc chấn thương sọ não, có thể làm suy giảm chức năng trí nhớ.

Điều quan trọng cần lưu ý là trí nhớ là một quá trình phức tạp và nhiều mặt, và sự hiểu biết của chúng ta về các cơ chế cơ bản của nó không ngừng phát triển. Các nhà nghiên cứu tiếp tục khám phá hoạt động phức tạp của trí nhớ để hiểu rõ hơn về các rối loạn liên quan đến trí nhớ và phát triển các biện pháp can thiệp tiềm năng để tăng cường trí nhớ.

Cơ chế ghi nhớ của não bộ con người là một trong những điều tuyệt vời nhất mà tự nhiên đã ban tặng cho chúng ta. Tính linh hoạt và khả năng tiếp thu của não bộ cho phép chúng ta tạo ra những kỷ niệm, học hỏi từ quá khứ và phát triển trong tương lai. Dù vẫn còn nhiều điều chúng ta chưa hiểu về cơ chế này, nhưng việc khám phá và hiểu rõ hơn về não bộ sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về bản thân và cách thức hoạt động của nó.

Hiện nay nhiều nghiên cứu về việc đưa Nicotinamide Adenine Dinucleotide (NAD+) vào cơ thể qua đường tĩnh mạch có tác động đối với suy giảm trí nhớ. NAD+ là một hợp chất hữu ích trong quá trình chuyển đổi năng lượng trong tế bào và có vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học. Một số nghiên cứu đã chứng minh được rằng sự giảm NAD+ có thể liên quan đến quá trình lão hóa và suy giảm trí nhớ. Vì vậy, việc bổ sung NAD+ không những giảm thiểu suy giảm trí nhớ ở người trẻ mà còn giúp cơ thể tăng năng lượng, khả năng phục hồi và cải thiện trí nhớ ở tất cả mọi người.

Tài liệu tham khảo: Fr.slideshare.net, Study.com, Ncbi.nlm.nih.gov, Hopkinsmedicine.org, News.mit.edu