Bí ẩn về ký ức

Kể từ khi nhà tâm lý học Caroline Miles vào năm 1893 đề xuất hiện tượng trí nhớ của em bé bị biến mất, giới khoa học bắt đầu thắc mắc, tại sao lại như vậy?

Quý vị có nhớ được lần đầu tiên mở miệng nói là với bố hay mẹ không? Lần đầu thử thức ăn của người lớn, cảm thấy ngon hay là khó nuốt? Còn nhớ ngày đầu tiên đi học mẫu giáo có khóc đòi mẹ không?

Đều không nhớ sao? Không sao cả, kỳ thực, điều này là hoàn toàn bình thường. Chẳng phải đến ba tuổi người ta mới nhớ được chuyện sao. Nhưng kể từ khi nhà tâm lý học Caroline Miles vào năm 1893 đề xuất hiện tượng trí nhớ của em bé bị biến mất, giới khoa học bắt đầu thắc mắc, tại sao lại như vậy?

Vậy các nhà khoa học giải thích hiện tượng này như thế nào? Nói ra cũng là cả một trường khúc dài, có thể nói, cho đến ngày nay, nó vẫn còn là một ẩn số.

Lý luận chấn thương ấu niên Freud

Người đầu tiên đề xuất là Freud. Freud đặt cho hiện tượng này một cái tên là “Chứng mất ký ức thời thơ ấu” (Childhood amnesia), và tin rằng nó có khả năng là một chấn thương tâm lý phát sinh trong thời thơ ấu, tâm linh vì để kìm nén các sự tình mang đến thống khổ mà phát sinh hiện tượng mất ký ức.

Tuy nhiên, lý luận của Freud thường không chú trọng thực nghiệm. Ngay cả bản thân ông cũng nói rằng lý luận của ông “không liên quan đến kiểm chứng bằng thực nghiệm”. Lý luận của ông sử dụng rộng rãi bằng chứng giai thoại hơn là từ các trường hợp thực tế hoặc số liệu thực nghiệm. Cái gọi là bằng chứng giai thoại, chính là tin đồn và câu chuyện, rõ ràng chúng không thể được sử dụng làm bằng chứng khoa học. Do đó, mặc dù phân tích tinh thần học của Freud đã từng rất thịnh hành, nhưng sau giữa thế kỷ 20, ít nhất là ở Hoa Kỳ, các bác sĩ tâm thần bắt đầu dần tránh xa nó. Đến nay, các lý luận của ông cơ bản đã bị gạt ra ngoài lề trong giới tâm lý học.

Thuyết sang chấn thời thơ ấu cũng vậy, thuyết này nhanh chóng bị cho là không thể đứng vững. Sau đó, ngay cả chính Freud cũng từ bỏ lý luận này. Tuy nhiên, cái tên “Chứng mất ký ức thời thơ ấu” vẫn được giới khoa học giữ lại. Và cuộc thám hiểm vẫn tiếp tục…

Bệnh nhân mất trí nhớ HM

Năm 1953, một bệnh nhân bí ẩn mang đến hy vọng giải đáp bí ẩn. Ông là Henry Molaison, một bệnh nhân nổi tiếng trong khoa tâm thần kinh. Vì những lo ngại về quyền riêng tư, ngành y đã luôn sử dụng mật danh HM để ám chỉ ông. HM bị động kinh nặng sau một tai nạn ô tô và phải giảm bớt cơn đau bằng cách loại bỏ phần lớn vùng hồi hải mã trong não. Ca phẫu thuật thành công và chứng động kinh đã được kiểm soát, nhưng ngay sau đó các bác sĩ phát hiện ra một tác dụng phụ bất ngờ: HM căn bản không cách nào nhớ được những sự tình mới phát sinh, thậm chí đại bộ phận những gì đã xảy ra trong một đến hai năm trước khi phẫu thuật đều bị lãng quên.

Hóa ra hồi hải mã có liên quan đến ký ức. Các nhà khoa học đã rất phấn khích. Vậy phải chăng chứng mất ký ức thời thơ ấu của chúng ta là do hồi hải mã kém phát triển nên không nhớ được? Để hiểu điều này, trước tiên chúng ta phải xem cách ký ức rốt cuộc được hình thành trong não như thế nào.

Thí nghiệm hải sâm

Nhà thần kinh học Eric Richard Kandel đã chọn con hải sâm đầu não đơn giản, dây thần kinh lớn để thực hiện các thực nghiệm về ký ức. Hải sâm thực chất là một loài ốc sên biển sâu khổng lồ, họ hàng xa của bạch tuộc. Bộ não của nó rất đơn giản, chỉ có 20.000 tế bào thần kinh. Hơn nữa, nó có tế bào thần kinh to nhất trong vương quốc động vật, có thể quan sát rõ bằng mắt thường, đưa điện cực vào tế bào sẽ không ảnh hưởng đến bản thân nó, nên rất thuận lợi cho việc nghiên cứu. Đây là lý do tại sao Kandel chọn loài động vật máu lạnh này làm đối tượng nghiên cứu.

Khi cơ thể hải sâm bị kích thích, nó sẽ rút các mang mềm bên ngoài vào trong cơ thể. Kandel đã phát hiện ra mối quan hệ giữa các tế bào thần kinh não và ký ức sau khi quan sát mang bên ngoài của hải sâm để phản ứng với sự kích thích kép của sốc nước và sốc điện, nhờ đó ông đã giành được giải thưởng Nobel về Sinh lý học và Y học năm 2000.

Nói một cách đơn giản, bộ não con người truyền thông tin qua các thụ đột và trục đột của tế bào thần kinh. Thụ đột phụ trách tiếp nhận thông tin; trục đột phụ trách phát xuất thông tin. Trong quá trình truyền thông tin, tế bào thần kinh phát ra dòng điện cực nhỏ. Nhập thông tin là quá trình tiếp thụ dòng điện, và truyền thông tin là quá trình phóng dòng điện. Phần mà hai tế bào thần kinh tiếp xúc với nhau và truyền thông tin được gọi là đột xúc (synapse), và phần tử chịu trách nhiệm truyền thông tin được gọi là cAMP (cyclic adenosine monophosphate).

Trong thí nghiệm hải sâm, Kandel phát hiện ra rằng khi hải sâm bị kích thích, các tế bào thần kinh nhận tín hiệu sốc điện sẽ tạo ra nhiều phân tử cAMP hơn, phân tử này sẽ hình thành dòng điện giữa hai đột xúc và truyền thông tin. Khi ngừng kích thích, cAMP sẽ dần bị suy giảm. Khi nồng độ của nó giảm xuống một mức nhất định, đường hồi dòng điện bị gián đoạn, quá trình truyền tín hiệu sẽ bị chấm dứt, mọi thứ sẽ quay về điểm ban đầu. Đây là cách ký ức ngắn hạn được hình thành và mất đi.

Khi ông cho hải sâm 10 kích thích mỗi ngày trong 4 ngày liên tiếp, hải sâm có thể nhớ các kích thích đó trong tuần tiếp theo. Trong trường hợp này, phân tử cAMP kích hoạt một protein điều hòa gọi là CREB (protein liên kết với yếu tố phản ứng cAMP). Loại protein này sẽ tự nhân bản giống như virus, và các protein mới sẽ liên tục được tổng hợp ở đầu đột xúc, tín hiệu điện sẽ không ngừng được tiếp tục, từ đó sinh ra ký ức dài hạn.

Theo cách này, có vẻ như ký ức không thực sự tồn tại trong một tế bào thần kinh nào, mà là một loại quỹ đạo phóng điện giữa các đột xúc của tế bào thần kinh.

Có thể nói rằng các tế bào thần kinh có mặt khắp nơi trong não, do đó các dấu vết ký ức được phân bố rộng rãi ở các phần khác nhau của não. Hồi hải mã trong não phụ trách ký ức dài hạn và ký ức ngắn hạn.

Những ký ức tuổi thơ bị mất tích của chúng ta là một loại ký ức dài hạn mà chính vùng hồi hải mã của não chịu trách nhiệm. Vì vậy, loại mất ký ức này có phải thực sự gây ra bởi thực tế là hồi hải mã không phát triển tốt trong thời kỳ thơ ấu, vì vậy mà không thể nhớ mọi thứ? Không, nhà tâm lý học người Mỹ, Tiến sĩ Patricia Bauer nói, bởi vì chúng ta vẫn có thể nhớ khi chúng ta ba tuổi.

Hồi hải mã – nơi ký ức biến mất

Tiến sĩ Bauer được biết đến với nghiên cứu về ký ức thời thơ ấu. Vào những năm 1990, bà và nhóm nghiên cứu của mình đã chọn những đứa trẻ ba tuổi và theo dõi ký ức của chúng trong sáu năm.

Khi ba tuổi, họ yêu cầu cha mẹ của đứa trẻ hỏi đứa trẻ điều gì đó đã xảy ra cách đây ba tháng, chẳng hạn như đi sở thú. Trẻ có thể nhớ và nói được. Tiến sĩ Bauer đã quay video các cuộc phỏng vấn này.

Hai năm sau, khi đứa trẻ được 5 tuổi, họ mời đứa trẻ hỏi lại điều tương tự, rồi ghi lại câu trả lời của đứa trẻ. Mỗi năm sau đó, họ sẽ mời những đứa trẻ hỏi về điều tương tự, ghi lại câu trả lời và so sánh chúng với ký ức của đứa trẻ 3 tuổi. Thí nghiệm kết thúc khi đứa trẻ 9 tuổi. Kết quả cho thấy khi trẻ từ 5 đến 7 tuổi, chúng vẫn có thể nhớ được hơn 60% các sự kiện. Nhưng trẻ 8 và 9 tuổi chỉ nhớ được 40% hoặc ít hơn. Có thể thấy từ thí nghiệm rằng chúng ta vẫn có những ký ức về thời thơ ấu, nhưng chúng sẽ dần trở nên mờ nhạt khi chúng ta lớn lên.

Ở phía bên kia đại dương tại Nhật Bản, bác sĩ sản sản khoa Akira Chikawa cũng có một phát hiện đáng kinh ngạc. Trong 3.000 nhóm khảo sát giữa cha mẹ và con mà ông đã tiến hành, 21% trẻ em có thể nhớ được mình được sinh ra như thế nào, 33% trẻ em thậm chí có thể nhớ được cảnh tượng trong bụng mẹ, loại trí nhớ này còn được gọi là “ký ức thai nhi”. Chúng tôi có giới thiệu về chương trình trước của chúng tôi, quý vị có thể xem khi có thời gian.

Vì vậy, có vẻ như chúng ta có thể nhớ mọi thứ trước 3 tuổi. Vì vậy, giả thuyết rằng hồi hải mã không được phát triển đầy đủ là không đúng. Nhưng làm thế nào mà ký ức này biến mất?

Năm 2014, thí nghiệm với chuột của các nhà thần kinh học Sheena Josselyn và Paul W. Frankland tại Đại học Toronto ở Canada đã mang đến cho các nhà khoa học một nguồn cảm hứng mới.

Đầu tiên họ giật điện một số con chuột để gây sợ hãi. Những con chuột sau đó được chia thành hai nhóm. Một nhóm học cách bước lên bánh xe. Nhóm khác không có gì để làm trong lồng. Những con chuột trên bánh xe nhanh chóng quên đi cơn đau phát sinh do giật điện. Những con chuột trong nhóm đối chiếu đã ghi nhớ nó một cách chắc chắn. Sau đó, họ cho lũ chuột này uống thuốc kích thích sản sinh tế bào thần kinh mới, ký ức của chúng bị xóa sạch. Sau khi uống thuốc ức chế sản sinh tế bào thần kinh, lũ chuột có trí nhớ tốt hơn.

Làm thế nào để giải thích hiện tượng này? Họ tin rằng trong quá trình học hỏi những thứ mới ở chuột, hồi hải mã sẽ tạo ra các tế bào thần kinh mới, sự gia nhập của chúng hình thành một mạch thần kinh mới, thì mạch cũ sẽ bị thay đổi hoặc biến mất, theo đó ký ức gắn liền với mạch cũ sẽ theo đó mà thay đổi hoặc biến mất. Họ đã tiến thêm một bước bằng cách lập luận rằng có một điểm bão hòa trong kho lưu trữ ký ức của hồi hải mã, đạt đến điểm đó là lúc phải “dọn kho”: “Thông qua việc dọn dẹp đống lộn xộn có thể thúc tiến hình thành ký ức mới.”

Theo cách này, giả thuyết thứ ba về chứng mất ký ức thời thơ ấu xuất hiện. Giả thuyết này cho rằng bộ não con người phát triển nhanh chóng trước 3 tuổi, nó tăng gấp ba lần trong ba năm, tiến gần đến mức người trưởng thành. Có phải nó đã đạt đến điểm bão hòa vào năm bốn tuổi, và sau đó quá trình dọn dẹp bắt đầu, bộ não bắt đầu xóa bỏ mạnh mẽ các tế bào thần kinh lộn xộn, và ký ức tuổi thơ biến mất? Nói cách khác, ký ức bị chính bộ não cắt đi?

Nhưng người ta đã sớm nói rằng có một hiện tượng mà bạn không thể giải thích. Đây là một trải nghiệm cận tử. Trải nghiệm cận tử là một hiện tượng mà những bệnh nhân đang cận kề cái chết trải qua và sau đó được cứu sống. Theo một nghiên cứu năm 2011, ước tính có khoảng 9 triệu người ở Mỹ đã báo cáo về trải nghiệm cận tử. Chúng tôi cũng đã nói về nhiều trường hợp trước đây. Trong “trải nghiệm cận tử”, nhiều người nhìn thấy ánh sáng, nhìn thấy linh hồn thoát ra khỏi thể xác, đồng thời cuộc đời họ cũng được tái hiện một cách nhanh chóng, với từng chi tiết sống động trong tâm trí. Nếu ký ức tuổi thơ của chúng ta thực sự bị cắt đứt từ năm ba bốn tuổi, thì ký ức mà người ta nhìn thấy ở cuối cuộc đời đến từ đâu?

Theo cách này, một lý luận thứ tư xuất hiện. Theo lý luận này, ký ức không mất đi mà tạm thời bị áp chế. Tức là nó bị lãng quên chứ không biến mất.

Biện pháp tìm lại ký ức

Vào năm 2018, Susumu Tonegawa, người đoạt giải Nobel Sinh lý học và Y học năm 1987, đã phát hiện ra thông qua các thí nghiệm, rằng mạch thần kinh tạo ra ký ức không giống với mạch thần kinh chịu trách nhiệm hồi ức lại sau đó. Nói cách khác, “ghi” và “ký ức” là hai quá trình khác nhau.

Trong bức ảnh về vùng hồi hải mã của não chuột, vùng màu đỏ là nơi hình thành ký ức và vùng màu xanh lá cây, mặt dưới của vùng hồi hải mã, chịu trách nhiệm hồi ức. Sau khi các tế bào thần kinh trong khu vực màu xanh lá cây bị đóng, những con chuột sợ hãi một cái lồng cụ thể không còn tỏ ra sợ hãi nữa. Cũng chính là nói, những con chuột không có ký ức về trải nghiệm khủng khiếp trong lồng. Thí nghiệm này chứng minh rằng những ký ức mà chúng ta nghĩ đã biến mất có thể vẫn luôn ở đó. Chỉ là quá trình hồi ức của chúng ta không thông suốt.

Trên thực tế, vào năm 2012, nhóm của Tonegawa đã bắt đầu tiến hành nghiên cứu trong lĩnh vực này. Đó là khi họ xác định được một loại tế bào gọi là tế bào engram có thể lưu trữ những ký ức đặc biệt. Một số tế bào engram này “trầm mặc”, nghĩa là chúng không phản hồi tín hiệu từ các tế bào thần kinh trong bộ phận hồi ức. Về biểu hiện, chính là có một số điều không thể nhớ được.

Tuy nhiên, khi nhóm của Tonegawa tiêm một loại protein đặc biệt vào một số con chuột bị mất ký ức, ký ức của chúng đã được phục hồi một cách đáng ngạc nhiên. Điều này khiến họ phấn khích. Sau đó, Tonegawa đã nói trong một cuộc phỏng vấn: “Tất cả những ký ức trầm mặc này đều có thể xuất hiện trở lại”, và nghiên cứu của họ có thể giúp ích cho các bệnh nhân Alzheimer.

Người giàu nhất hành tinh Elon Musk cũng có quan niệm tương tự. Nhưng Musk đã hành động rồi. Vào tháng 12, Musk nói rằng một thiết bị không dây được phát triển bởi công ty giao diện não-máy tính Neuralink của ông dự kiến ​​sẽ bắt đầu thử nghiệm lâm sàng trên người trong vòng sáu tháng.

Thiết bị giao diện não-máy tính của Neuralink trông giống như một đồng xu, với các sợi dây mỏng kéo dài từ một bên, sẽ được nhúng vài milimet trên bề mặt não, có thể phát hiện khi các tế bào thần kinh được kích hoạt hoặc gửi tín hiệu điện để kích hoạt các tế bào thần kinh. Musk hy vọng rằng thiết bị này cuối cùng sẽ cho phép những bệnh nhân bị liệt lấy lại được cử động, tức là khôi phục trí nhớ cơ bắp và điều trị các bệnh về não như bệnh Alzheimer do mất ký ức.

Câu chuyện về ký ức hôm nay kết thúc ở đây. Trên thực tế, có rất nhiều bí ẩn chưa được giải đáp trong bộ não của chúng ta, đang chờ chúng ta truy tầm phát hiện.

Hương Thảo biên dịch.