Cách não ghi dữ liệu: Liệu có thể khôi phục trí nhớ?

Việc nghiên cứu phục hồi trí nhớ thành công sẽ đem lại cuộc sống mới cho hàng triệu người.

Chấn thương, bệnh tật có thể dẫn đến mất trí nhớ. Làm cách nào để phục hồi trí nhớ là khao khát của người bệnh và cũng là mục tiêu thôi thúc các nhà khoa học. Vấn đề này đã được giải quyết đến đâu và có thể hy vọng không?

Mất trí nhớ sẽ trở thành chuyện quá khứ - các nhà nghiên cứu của Cơ quan quốc phòng Mỹ (DARPA) cho biết, theo đó, họ đang phát triển một dự án - đó là việc nghiên cứu tạo ra một công cụ cấy vào não bộ có khả năng phục hồi ký ức của con người. Dự án này dự kiến kéo dài 4 năm và hy vọng sẽ đem lại cuộc sống mới cho hàng triệu người khắp thế giới, đặc biệt những đối tượng là những người lính bị thương trong chiến tranh và cả bệnh nhân Alzheimer.

Tại một hội nghị do Center for Brain Health thuộc Trường đại học Texas triệu tập gần đây tại Thủ đô Washington, quản trị viên Justin Sanchez của DARPA tuyên bố: “Nếu bạn mất trí nhớ vì bị thương trong chiến tranh, không nhớ để nhận biết thân nhân, chúng tôi muốn phục hồi các chức năng ấy của não bộ”. 

Tính đến năm 2000, tại Mỹ có 270.000 binh lính chấn thương sọ não có ảnh hưởng đến trí nhớ. Bởi vậy, việc phục hồi trí nhớ cho các bệnh binh luôn là mối quan tâm hàng đầu của các nhà lãnh đạo Bộ Quốc phòng Mỹ.

Theo các nhà khoa học, trí nhớ là một quá trình mà trong đó các tế bào thần kinh ở một khu vực nhất định của não được mã hóa, lưu trữ và sử dụng các thông tin. Một số bệnh như động kinh, Alzheimer hay một số chấn thương như chấn thương sọ não đã làm gián đoạn quá trình này, gây ra mất trí nhớ. 

Từ những nghiên cứu này, được sự tài trợ từ Dự án nghiên cứu của Cơ quan quốc phòng Mỹ (DARPA), nhóm công nghệ thần kinh (Neural Technology) thuộc phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livemonre (LLNL) đã phối hợp với Trường đại học California, Los Angeles, Công ty công nghệ y học Metronic tạo ra một thiết bị ghi âm thời gian thực, có vòng kích thích khép kín của tổ chức thần kinh và được nối với khoảng trống trong não, ở nơi bị tổn thương. Từ đó, các nhà khoa học đã tìm cách để phục hồi khả năng hình thành ký ức mới và truy cập lại những ký ức hình thành trước đó.

Cụ thể là nhóm Công nghệ thần kinh tìm cách phát triển một máy điều biến điện tử (neuromodulation) để điều chỉnh tế bào thần kinh nhằm điều tra các khu vực của não liên quan đến trí nhớ với mục đích tìm hiểu những ký ức mới được hình thành như thế nào (?). Máy này được hoàn thiện tại Trung tâm kỹ thuật sinh học thuộc LLNL. Nơi này tạo ra một thiết bị thu nhỏ vô tuyến, cấy ghép dưới da thường xuyên để kết hợp hai tế bào thần kinh đơn và khu vực thu âm thành một hệ thống khép kín, rồi sau đó cấy ghép thiết bị sinh - điện tử này vào não người bệnh chấn thương sọ não. 

Khi được cấy ghép vào vùng vỏ não và vùng dưới đồi, thiết bị sẽ cho phép kích thích và ghi âm 64 kênh nhờ vào cặp đôi mảng điện cực mật độ cao. Các mảng điện cực này sẽ kết nối với một thiết bị điện tử có khả năng thu nhận các dữ liệu vô tuyến và điện tử từ xa. Một hệ thống điện tử đeo quanh tai sẽ lưu trữ thông tin dưới dạng kỹ thuật số với bộ nhớ lưu trữ và truy cập, cung cấp năng lượng từ xa để thiết bị sinh - điện tử sử dụng hệ thống tự điều chỉnh. Trong suốt thời gian điều trị cho người bệnh chấn thương sọ não, các điện cực của thiết bị này sẽ được nối với thiết bị tích hợp tiên tiến dùng công nghệ 3D.

Chương trình này đặt ra nhiều thách thức trên nhiều lĩnh vực từ nghiên cứu cơ bản về não, phẫu thuật thần kinh, tạo ra các thiết bị sinh - điện tử, kỹ thuật máy tính, máy tích hợp tiên tiến dùng công nghệ 3D... Tuy nhiên, đã hơn mười năm nay, các nhà khoa học tại LLNL đã lần lượt nghiên cứu thành công 25 công trình cơ bản về vấn đề này. Bây giờ là lúc họ tạo ra thiết bị cuối cùng để có thể đưa thử nghiệm lâm sàng vào năm 2017.

Công việc nghiên cứu phục hồi trí nhớ của LLNL nằm trong dự án hỗ trợ nghiên cứu não do Tổng thống Mỹ Obama đề xuất. Đây là một dự án có tầm vóc và mang nhiều tham vọng, có nhiều triển vọng. Chắc chắn lợi ích thu được từ nghiên cứu không chỉ có lợi cho các binh sĩ bị chấn thương sọ não mà còn mở ra triển vọng trong việc điều trị các bệnh động kinh, Alzheimer.

Có những loại trí nhớ nào?

Trí nhớ là một khả năng của các sinh vật sinh sống có thể lưu giữ những thông tin quan trọng để sử dụng khi cần. Có ba loại trí nhớ: trí nhớ giác quan, trí nhớ ngắn hạn và trí nhớ dài hạn.

Trí nhớ giác quan

Vùng ghi nhớ tạm thời là dạng ngắn nhất của trí nhớ. Vùng ghi nhớ này có thể lưu giữ thông tin tạm thời sau khi nhân tố kích thích kết thúc. Nó hoạt động như một tầng đệm để thu nhận kích thích từ 5 giác quan: thị giác, thính giác, vị giác, khứu giác và xúc giác. Thông tin được thu nhận chính xác nhưng trong khoảng thời gian ngắn.

Thông tin được đưa từ trí nhớ tạm thời sang trí nhớ ngắn hạn qua quá trình chú ý (quá trình nhận thức có chọn lọc, tập trung vào một khía cạnh nào đó và bỏ qua tất cả những điều còn lại), quá trình này chọn lọc hiệu quả các kích thích chúng ta muốn ghi nhớ.

Trí nhớ ngắn hạn

Trí nhớ ngắn hạn hoạt động như “một xấp giấy rời” dùng để nhớ lại tạm thời thông tin đã được xử lý. Nó có khả năng nhớ và xử lý thông tin cùng một lúc. Trí nhớ ngắn hạn có thể lưu giữ một lượng thông tin nhỏ (từ 5 - 9 thông tin). Tuy nhiên, khả năng nhớ thông tin có thể được tăng cường thông qua một quá trình gọi là “tập luyện” trí nhớ trong tâm trí ở tình trạng hoạt động, sẵn sàng có thể sử dụng trong một thời gian ngắn (thường khoảng từ 10 - 15 giây, đôi khi có thể lên đến 1 phút).

Tuy nhiên, thông tin này sẽ nhanh chóng biến mất trừ khi chúng ta cố gắng lưu giữ lại một cách có ý thức. Trí nhớ ngắn hạn là bước cần thiết đi đến giai đoạn tiếp theo, trí nhớ dài hạn. Sự chuyển thông tin đến vùng trí nhớ dài hạn để nhớ được lâu hơn có thể được kích hoạt và cải thiện bằng cách lặp lại thông tin đó, hoặc hiệu quả hơn nữa, bằng cách gắn thông tin đó với một ý nghĩa hoặc những kiến thức có sẵn. Động lực cũng là một điều quan trọng, khi thông tin liên quan đến một điều quan trọng của chúng ta, nó sẽ dễ được lưu vào bộ nhớ dài hạn hơn.

Trí nhớ dài hạn

Trí nhớ dài hạn được dùng để lưu trữ thông tin trong thời gian dài. Mặc dù có vẻ chúng ta quên đi mỗi ngày, dường như trí nhớ dài hạn bị mai một rất ít qua thời gian và có thể lưu trữ lượng thông tin không giới hạn trong thời gian vô hạn.

Trí nhớ ngắn hạn có thể trở thành trí nhớ dài hạn qua quá trình hợp nhất, gồm việc nhắc lại nhiều lần và kết hợp với ý nghĩa. Không giống như trí nhớ ngắn hạn (chủ yếu dựa vào âm thanh, ít hình ảnh để lưu trữ thông tin), trí nhớ dài hạn mã hóa thông tin để lưu trữ (dựa trên ý nghĩa và sự liên tưởng). Tuy nhiên, có bằng chứng cho thấy rằng bộ nhớ dài hạn cũng được mã hóa bằng âm thanh.

Trí nhớ dài hạn có hai dạng chính: trí nhớ bạn có thể tường thuật lại (ví dụ: bạn nhớ được Thủ đô của Việt Nam là Hà Nội, hay bạn nhớ được những sự kiện đã từng xảy ra...) và trí nhớ tiềm ẩn (như khả năng chơi piano, chơi golf...).

Nguồn SKĐS