Sinh lý hoạt động trí nhớ

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.