Sinh lý hoạt động trí nhớ

2013-04-10 10:34 PM

Trí nhớ là khả năng lưu giữ thông tin về môi trường ngoài tác dụng lên cơ thể. Nơi lưu giữ thông tin, chủ yếu là những cấu trúc của não, có tác giả cho rằng ở cả phần dưới cuả hệ thần kinh.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Định nghĩa

Trí nhớ là khả năng lưu giữ thông tin về môi trường ngoài tác dụng lên cơ thể. Nơi lưu giữ thông tin, chủ yếu là những cấu trúc của não, có tác giả cho rằng ở cả phần dưới cuả hệ thần kinh.

Có thể so sánh một cách đơn giản, nơi lưu giữ thông tin đó như bộ nhớ của máy tính, hay ngăn kéo hồ sơ lưu giữ tư liệu một cơ quan, đó là “ký ức của ta”.

Sự nhớ lại, hay hồi tưởng lại, là sự tái diễn lại quá trình đạt xung động thần kinh qua xy náp theo phương hướng và trình tự trước đây đã diễn ra do môi trường ngoài đã tác động lên giác quan, nay không còn tác động môi trường ngoài  nữa, nhưng quá trình thần kinh đó vẫn tự tái diễn lại trong não.

Phân loại trí nhớ

Theo sự hình thành trí nhớ

Phụ thuộc vào quá trình hình thành và đặc điểm người ta chia trí nhớ thành nhiều loại: trí nhớ hình tượng, trí nhớ vận động, trí nhớ cảm xúc, trí nhớ ngôn ngữ.

Trí nhớ hình tượng:

Là trí nhớ được hình thành trên cơ sở tiếp nhận các kích thích thông qua các giác quan.

Tuỳ theo đối tượng được tiếp nhận và cơ quan phân tích nào tiếp nhận người ta phân trí nhớ hình tượng thành:

Trí nhớ hình tượng thị giác.

Trí nhớ hình tượng thính giác

Trí nhớ hình tượng xúc giác

Trí nhớ hình tượng vị giác.

Trong việc ghi nhớ đối tượng, sự kiện nào đó có sự tham gia không phải một mà nhiều cơ quan phân tích.

Trí nhớ hình tượng được chóng hình thành và bền vững khi có sự tham gia của nhiều cơ quan phân tích. Ví dụ: trong việc học ngoại ngữ vừa nghe, vừa đọc bằng mắt, vừa viết bằng tay và phát âm thành tiếng, thường cho kết quả nhanh hơn và nhớ lâu hơn so với trường hợp chỉ đọc bằng mát.

Trí nhớ vận động:

Được hình thành trên cơ sở thực hiện những động tác cụ thể. Ví dụ như đánh đàn, điều khiển máy móc, tập thể dục dụng cụ, đi xe đạp, cầm đũa ăn cơm  v.v...

Trong quá trình lao động, học tập nhờ có trí nhớ vận động mà ta có thể hình thành được kỹ năng, kỷ xảo trong nhiều nghề nghiệp khác nhau.

Trí nhớ cảm xúc:

Được biểu hiện bằng các phản ứng cảm xúc và được hình thành trong những điều kiện cơ thể bị tác động bởi các kích thích có khả năng gây ra các cảm xúc như vui, buồn, bực tức, thoả mãn v.v... Các tác nhân gây ra trí nhớ cảm xúc có thể là các kích thích, các sự kiện cụ thể, có thể là tiếng nói.

Trí nhớ ngôn ngữ - logic:

Được hình thành khi tiếp nhận ngôn ngữ (tiếng nói, chữ viết). Đặc điểm của trí nhớ ngôn ngữ - logic là những tín hiệu tiếp nhận được không phải là những hình tượng cụ thể, không phải là âm thanh, màu sắc mà là những từ, những câu với nội dung chứa đựng trong đó.

Đây là loại trí nhớ chỉ có ở người và cũng là trí nhớ chủ đạo ở người, vì nó thể hiện trong tất cả các loại trí nhớ khác và giữ vai trò chủ yếu trong việc lĩnh hội mọi tri thức và tích luỹ mọi kinh nghiệm của loài người.

Theo thời gian tồn tại

Dựa theo thời gian tồn tại của trí nhớ  trong não và cơ chế hình thành có thể chia trí nhớ thành hai loại: trí nhớ ngắn hạn và trí nhớ dài hạn.

Trí nhớ ngắn hạn (Short- term memory):

Là trí nhớ về sự vật, sự kiện chỉ duy trì trong não một thời gian rất ngắn (từ vài giây đến mấy chục phút), sau đó ta không thể nhớ lại được nữa. Ví dụ như nhớ số điện thoại. Đa số người ta có thể dễ dàng nhớ 6 con số cần thiết để quay máy điện thoại, nhưng sau khi gọi xong và không có ý định sử dụng lại nữa, thì sau đó không thể nào nhớ lại được con số đó.

Đặc điểm trí nhớ ngắn hạn dễ bị mất dưới tác động của các yếu tố có ảnh hưởng đến hoạt động phối hợp của các nơron. Ví dụ như shock điện, shock insulin, chấn thương sọ não, thuốc gây mê, giảm nhiệt độ não.

Trí nhớ dài hạn:

Là trí nhớ các sự kiện, hiện tượng được duy trì rất lâu trong não, có thể tồn tại suốt đời và lúc nào cần có thể nhớ ngay được. Trí nhớ dài hạn bền vững đối với tác dụng của các yếu tố làm mất trí nhớ ngắn hạn.

Cơ chế của trí nhớ

Theo thuyết phản xạ có điều kiện của Pavlov, đường liên lạc tạm thời của vỏ não là cơ sở của sự nhớ ý nghĩa của một tín hiệu gây ra phản xạ. Một khi phản xạ đã thành lập, dù sau đó không tiếp tục củng cố, đường liên lạc tạm thời vẫn tiếp tục tồn tại lâu.

Trí nhớ ngắn hạn 

Thuyết tăng tính hưng phấn truyền qua xy náp, do Kandel nghiên cứu trên con sên Aplysia, là cơ chế ngắn hạn.

Tóm tắt hiện tượng như sau:

Nơron bài tiết serotonin.

Serotonin hoạt hoá men adenylcyclaze tạo AMPv.

AMPv hoạt hoá proteinkinase gây ức chế kênh kali.

Do đó làm tăng vọt vận chuyển Ca++ qua màng tế bào nơron, làm tăng tính hưng phấn, tức là tăng xu thế truyền đạt qua xy náp.

Bài tiết serotonin và tăng kênh calci là hai khâu được nhiều tác giả coi là chủ yếu trong thuyết tăng tính hưng phấn (facilitation).

Cơ chế nhớ dài hạn

Do biến đổi cấu trúc chức năng tại xy náp.

Hình thành engram nhớ.

Biến đổi cấu trúc chức năng tại xy náp.

Các biến đổi trong cấu trúc thần kinh quan sát được trong quá trình chuyển trí nhớ ngắn hạn thành trí nhớ dài hạn thành dạng ổn định.

Các biến đổi cấu trúc thần kinh quan sát được trong quá trình học tập, quá trình hình thành các phản xạ có điều kiện gồm:

Có sự tăng số lượng các xy náp mới thay đổi khoảng không gian xy náp.

Có sự tăng số lượng các gai trên các sợi nhánh (dendrit).

Có sự tăng số lượng các nhánh và các tế bào glia (neuroglia).

Có sự tăng khối lượng não, trong đó có cả trọng lượng của vỏ bán cầu đại não.

Các biến đổi ở màng trước xy náp:

Giải phóng các chất truyền đạt thần kinh, các neuropeptit ở các tận cùng của sợi trục:

Tạo ra các nucleic vòng.

Sự phosphoryl hoá các protit và một số lipit màng tế bào.

Tổng hợp hàng loạt protein đặc hiệu và các peptit.

Sự hoạt hoá các proteinase, các peptit dễ bị biến đổi của màng tế bào.

Điều này sẽ làm tăng dẫn truyền qua xy náp.

Các quá trình ở màng sau xy náp:

Các chất truyền đạt thần kinh giải phóng: làm thay đổi dòng ion qua màng tế bào, làm thay đổi điện thế màng, tăng nồng độ K+ ở ngoài và các Ca++ trong tế bào.

Một số tác giả (Lynch và Bawdry 1984) cho rằng sự tăng nồng độ ion Ca++ gần màng sau xy náp có tác dụng hoạt hoá protein phụ thuộc canxi (đó là calpein) làm hoạt hoá receptor glutamat có tác dụng làm tăng thời gian dẫn truyền qua xy náp. Cơ chế này có liên quan đến quá trình học tập và ổn định trí nhớ.

Đóng vai trò quan trọng trong các cơ chế trí nhớ còn có các neuropeptit, như neuropeptit Y, opiat, somatostatin... Các chất này làm tăng khả năng kết hợp giữa các chất dẫn truyền với các receptor màng sau xy náp ( tăng dẫn truyền.

Hình thành engram nhớ

Thuyết phân tử của sự nhớ dựa trên hàng loạt thí nghiệm.

Đầu tiên thí nghiệm của Mc.Connel (1962) tiến hành trên con đỉa phiến (Planarium turbil) còn gọi là con giun dẹp.

Ông chiếu sáng rồi cho điện giật gây phản ứng co cuộn con giun. Sau một số lần củng cố ánh sáng bằng điện giật, thì phản xạ có điều kiện được thành lập. Sau đó chỉ có ánh sáng con giun đã co cuộn lại.

Ông cắt đôi con giun, hai nửa tái sinh vẫn đều có phản xạ có điều kiện đó. Nghiền giun lấy dịch làm thức ăn cho con giun chưa bị điện giật, thì các con giun mới này đều có phản xạ có điều kiện co cuộn với ánh sáng.

Vậy đường liên lạc tạm thời cơ sở của phản xạ có điều kiện là có ở hai nửa con giun, hơn nữa có ở tất cả các mảnh nhỏ của dịch nghiền con giun đầu tiên đã thành lập phản xạ có điều kiện co cuộn với ánh sáng. Thí nghiệm này gợi ý rằng “đường liên lạc tạm thời” cơ sở của phản xạ có điều kiện co cụm với ánh sáng, là một chất gì đó tan trong khắp cơ thể con giun.

Ungar (1972) thực nghiệm trên chuột. Loài này có bản năng tự nhiên là tránh sáng, thích lẩn vào chỗ tối (sợ mèo bắt, sợ người). Ông cho chuột ở trong môi trường thường xuyên có ánh sáng, và hễ cứ tắt đèn tối om là chuột bị điện giật. Sau một số lần “củng cố” bóng tối bằng điện giật như vậy thì thành lập phản xạ có điều kiện sợ tối ở chuột. Chiết xuất não con chuột đó thu được một peptit 15 gốc axit amin đó là scotophobin tức là chất sợ tối (chữ Hylạp scotos là tối, phobos là sợ).

Những thí nghiệm này gợi ý cho ta là cơ sở vật chất của phản xạ có điều kiện, có thể là một hoá chất, có thể ở não (chuột) hoặc ở khắp cơ thể (giun dẹp), có thể bản chất peptit, hoặc là một phân tử khác.

Nhớ là quá trình thần kinh cao cấp phức tạp. Không nên coi một thuyết nào về cơ chế của sự nhớ là tuyệt đối và vĩnh viễn. Mỗi thuyết được xây dựng từ một loạt thực nghiệm tiến hành trong những điều kiện xác định của thực nghiệm đó, và do đó phản ánh một khía cạnh xác định của sự nhớ. Không nên coi các thuyết khác nhau là bác bỏ lẫn nhau, mà nên coi chúng bổ xung nhau để giúp ta hiểu nhiều cơ chế diễn biến, nhiều khía cạnh thể hiện của sự nhớ trong hệ thần kinh chúng ta. 

Bài viết cùng chuyên mục

Chất dẫn truyền thần kinh: phân tử nhỏ tốc độ và tái chế

Trong hầu hết các trường hợp, các chất dẫn truyền thần kinh có phân tử nhỏ được tổng hợp tại bào tương của trạm trước synap và được vận chuyển tích cực vào túi chứa chất dẫn truyền.

Ống bán khuyên nhận biết sự quay đầu

Khi dừng quay đột ngột, những hiện tượng hoàn toàn ngược lại xảy ra: nội dịch tiếp tục quay trong khi ống bán khuyên dừng lại. Thời điểm này, vòm ngả về phía đối diện, khiến tế bào lông ngừng phát xung hoàn toàn.

Vùng dưới đồi điều khiển sự bài tiết của tuyến yên

Vùng dưới đồi là một trung tâm thu nhận thông tin liên quan đến các trạng thái của cơ thể, và những tín hiệu này được dùng để điều khiển sự bài tiết các hormone có tác dụng toàn thân từ tuyến yên.

Đặc điểm của sự co bóp cơ toàn bộ

Cơ co bóp được nói là đẳng trường khi cơ không bị rút ngắn trong suốt sự co bóp và là đẳng trương khi nó bị rút ngắn nhưng sức căng trên cơ vẫn không đổi trong suốt sự co bóp.

Điện thế nhận cảm: sự chuyển đối kích thích cảm giác thành xung thần kinh

Khi điện thế nhận cảm tăng trên ngưỡng sẽ xuất hiện điện thế hoạt động trong sợi thần kinh gắn với receptor, từ đó, điện thế hoạt động sinh ra.

Bệnh thiếu máu cơ tim

Tắc động mạch vành cấp tính thường xuyên xảy ra người có tiền sử bệnh tim mạch, xơ vữa động mạch nhưng hầu như không bao giờ ở một người với một tuần hoàn mạch vành bình thường.

Tinh dịch của nam giới

Tinh trùng có thể tồn tại khá lâu trong đường sinh dục nam, nhưng một khi đã xuất tinh, chúng chỉ có thể sống được khoảng 24 đến 48 giờ ở nhiệt độ cơ thể người.

Hệ thống chuyển hóa cơ trong tập luyện thể thao

Một đặc điểm đặc biệt của sự chuyển đổi năng lượng từ phosphocreatine thành ATP là nó xảy ra trong vòng một phần nhỏ của một giây. Do đó, tất cả năng lượng gần như ngay lập tức có sẵn cho sự co cơ, cũng như là năng lượng được lưu trữ trong ATP.

Chất dẫn truyền thần kinh: đặc điểm của nhóm phân tử nhỏ

Trong hầu hết các trường hợp, acetylcholine có tác dụng kích thích. Tuy nhiên, nó được biết là có tác dụng ức chế ở một số dây thần kinh đối giao cảm ngoại vi, chẳng hạn như ức chế trung tâm dây thần kinh phế vị.

Các sợi thần kinh: dẫn truyền các loại tín hiệu khác nhau và phân loại

Các sợi thần kinh đến có kích thước trung bình vào khoảng 0.5 đến 20 micromet; kích thước lớn hơn, tốc độ dẫn truyền cũng lớn hơn. Giới hạn tốc độ dẫn truyền trong khoảng 0.5 đến 120 m/giây.

Hệ tuần hoàn: đặc tính sinh lý

Chức năng của động mạch là chuyển máu dưới áp lực đến mô. Để đảm bảo chức năng này, động mạch có thành dày, và máu di chuyển với tốc độ cao trong lòng động mạch.

Duy trì thăng bằng tĩnh: chức năng của soan nang và cầu nang

Khi cơ thể đột ngột bị đẩy mạnh ra trước - là khi cơ thể tăng tốc-đá tai, thứ có quán tính lớn hơn dịch xung quanh, đổ ra phía sau và chạm các nhung mao của tế bào có lông, và thông tin về sự mất thăng bằng được gửi về thần kinh trung ương.

Tác dụng ngoài nhân của Aldosterol và các hormon steroid khác

Tác động ngoài nhân này do gắn với steroid trên reeceptor màng tế bào mà được cùng với các hệ thống truyền tin thứ hai, tương tự như dùng truyền tín hiệu của hormon peptid.

Vòng phản xạ thần kinh: tín hiệu đầu ra liên tục

Các nơ-ron, giống các mô bị kích thích khác, phóng xung lặp đi lặp lại nếu mức điện thế màng kích thích tăng lên trên một ngưỡng nào đó. Điện thế màng của nhiều nơ-ron bình thường vẫn cao đủ để khiến chúng phóng xung liên tục.

Điện thế và thời gian chia chuẩn: điện tâm đồ bình thường

Những dòng dọc trên ECG là dòng thời gian chia chuẩn. Một ECG điển hình được chạy ở một tốc độ giấy 25mm/s, mặc dù tốc độ nhanh hơn đôi khi được sử dụng.

Chức năng tuyến tiền liệt

Thể dịch tuyến tiền liệt có tính kiềm nhẹ giúp trung hòa bớt tính acid của các dịch khác khi xuất tinh, do đó tăng khả năng vận động và khả năng thụ tinh của tinh trùng.

Dẫn truyền xung động từ tận cùng thần kinh tới sợi cơ vân: Khớp thần kinh cơ

Điện thế hoạt động bắt đầu lan truyền trong các sợi cơ vân bởi các xung thần kinh đi theo cả hai hướng về phía tận cùng sợi cơ.

Thể dịch điều hòa huyết áp: tầm quan trọng của muối (NaCl)

Việc kiểm soát lâu dài huyết áp động mạch được gắn bó chặt chẽ với trạng thái cân bằng thể tích dịch cơ thể, được xác định bởi sự cân bằng giữa lượng chất dịch vào và ra.

Cơ chế phân tử của sự co cơ

Ở trạng thái co, các sợi actin này đã được kéo vào bên trong các sợi myosin, do đó hai đầu của chúng chồng lên nhau đến mức độ tối đa.

Sự tăng trưởng và phát triển chức năng của bào thai

Do trọng lượng thai tương ứng xấp xỉ với lập phương của chiều dài, trọng lượng thai hầu như tăng tương ứng với lập phương tuổi thai.

Tập trung mắt: điều hòa điều tiết mắt

Khi mắt tập trung vào một đối tượng ở xa và sau đó phải đột ngột tập trung vào một đối tượng ở gần, thấu kính thường điều tiết với sự nhạy bén thị giác tốt nhất trong thời gian ít hơn 1 giây.

Tế bào cơ thể người chết theo chương trình: Apoptosis

Ngay cả ở người trưởng thành, tỷ tế bào chết mỗi giờ trong các mô như ruột và tủy xương và được thay thế bằng tế bào mới. Lập trình chết tế bào, tuy nhiên, thường là sự cân bằng sự hình thành các tế bào mới ở người trưởng thành khỏe mạnh.

Vùng tiền vận động: chức năng vận động của vỏ não và thân não

Vùng tiền vận động nằm trước vùng vận động sơ cấp 1-3 cm. Nó trải dài từ rãnh bên (khe Sylvia) đến khe dọc giữa, nơi nó tiếp giáp với vùng vận động bổ sung (vùng có những chức năng giống với vùng tiền vận động).

Giai đoạn thể tích và áp lực của tuần hoàn động mạch và tĩnh mạch

Sự duy trì trương lực là một trong những cách hệ tuần hoàn tự động thích nghi trong thời gian khoảng vài phút đến vài giờ nếu lượng máu bị mất sau một xuất huyết nặng.

Sự phát triển của hệ cơ quan thai nhi

Sự phát triển các tế bào trên mỗi cơ quan thường chưa được hoàn thiện và cần 5 tháng mang thai còn lại để phát triển hoàn toàn. Ngay cả lúc sinh, những cấu trúc nhất định, đặc biệt là hệ thần kinh, thận và gan, thiếu sự phát triển hoàn toàn, như được mô tả sau.