Kích thước của đồng tử khi ngủ có thể cho biết bạn đang mơ thấy ký ức gì

Dù cơ thể chúng ta tạm “nghỉ ngơi” mỗi ngày trong giấc ngủ, bộ não vẫn âm thầm làm việc, sắp xếp lại những thông tin thu thập được trong ngày và kết nối chúng với trải nghiệm đã có.

Sự co giãn của đồng tử khi ngủ cho thấy quá trình lưu trữ ký ức của não bộ

Chúng ta thường nghĩ rằng khi chìm vào giấc ngủ, cơ thể và bộ não đều tạm ngừng hoạt động. Thế nhưng, nghiên cứu mới từ Đại học Cornell (Mỹ) lại hé lộ một cơ chế tinh vi: não bộ không chỉ bận rộn sắp xếp ký ức mới và cũ, mà còn “phân khu” hai loại ký ức này dựa trên việc đồng tử co giãn vào từng thời điểm trong giấc ngủ NREM. Khám phá này có thể giải thích lý do vì sao chúng ta vẫn nhớ cách đi xe đạp dù phải học thêm vô số kỹ năng mới mỗi ngày.

Các nhà nghiên cứu đã gắn điện cực quét não và camera tí hon theo dõi chuyển động mắt cho những chú chuột. Họ quan sát chúng trong suốt quá trình học nhiệm vụ mới vào ban ngày, chẳng hạn như vượt mê cung, rồi theo dõi giấc ngủ đêm. (Một thông tin thú vị: chuột có thể ngủ mà mắt vẫn mở)

Kết quả cho thấy, trong giai đoạn ngủ NREM (non-rapid eye movement) – khoảng thời gian quan trọng để củng cố trí nhớ, có hai giai đoạn nhỏ diễn ra liên tiếp. Giai đoạn thứ nhất “phát lại” các ký ức mới, lúc này đồng tử co lại; giai đoạn còn lại gợi nhớ đến các ký ức cũ, lúc đó đồng tử giãn ra. Hai giai đoạn cứ thế xuất hiện liên tục.

Hai giai đoạn nhỏ trong giấc ngủ NREM:

1. Giai đoạn đồng tử co – tương ứng với việc phát lại ký ức mới, giúp chúng “ăn sâu” vào não.
2. Giai đoạn đồng tử giãn – tương ứng với việc gợi nhớ ký ức cũ, bảo tồn những gì đã học từ trước.

Phát hiện này giúp giải thích lý do vì sao việc củng cố ký ức mới lại không xóa đi ký ức cũ; ví dụ, bạn vẫn có thể học đàn piano mà không quên cách đi xe đạp. Để kiểm chứng kết quả, các nhà khoa học nhấn mạnh rằng cần phải tiến hành phân tích tương tự trên người, dù não bộ của chúng ta và chuột có nhiều điểm tương đồng.

Sự kỳ diệu của trí tuệ sinh học

Trong báo cáo của nhóm nghiên cứu: “Các kết quả của chúng tôi cho thấy bộ não có thể ‘xử lý song song’ nhiều quá trình nhận thức khác nhau trong giấc ngủ, giúp việc học liên tục diễn ra mà không gây nhiễu.” Trước đây, đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra mối liên hệ giữa kích thước đồng tử và trạng thái ngủ, cũng như giữa trạng thái ngủ với việc hình thành trí nhớ. Tuy vậy, công trình này bổ sung một mức độ chi tiết hoàn toàn mới cho những mối liên hệ ấy.

Từ lâu, giới khoa học đã tranh luận về cách bộ não sắp xếp ký ức mới và cũ trong lúc ngủ, nhất là mức độ tách biệt và tính chủ ý của quá trình này. Trong nghiên cứu lần này, nhóm cũng phát hiện khi họ ngăn chặn sharp-wave ripples (SWRs), tức yếu tố có ảnh hưởng đến việc lưu trữ trí nhớ ở giai đoạn đồng tử co lại, khả năng ghi nhớ thông tin mới của chuột giảm đáng kể.

Nhà thần kinh học Azahara Oliva, thuộc Đại học Cornell, giải thích: “Cứ như là học mới, kiến thức cũ, rồi lại học mới, kiến thức cũ, và chu kỳ này lặp lại chậm rãi suốt trong giấc ngủ… Chúng tôi cho rằng não có một mốc thời gian trung gian, tách biệt quá trình học mới khỏi những kiến thức cũ.”

Kết quả này có ảnh hưởng rộng, vì nếu chúng ta có thể theo dõi hoạt động não bộ một cách không xâm lấn, rất có thể sẽ hỗ trợ điều trị những vấn đề về trí nhớ hoặc giúp tăng cường trí nhớ. Mặt khác, phát hiện cũng củng cố các giả thuyết về cách bộ não và hệ thống máy tính có thể “quên” thông tin cũ trên quy mô lớn. Trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI), hiện tượng này được gọi là “quên thảm họa” (catastrophic forgetting), và đây là một trong những khía cạnh mà máy móc còn “tụt hậu” xa so với sinh học.

“Phát hiện này mang đến một giải pháp tiềm năng cho vấn đề nan giải từ lâu trong cả mạng lưới thần kinh sinh học lẫn nhân tạo: làm sao ngăn chặn việc can thiệp thảm họa (catastrophic interference) nhưng vẫn cho phép tích hợp thông tin mới vào trí nhớ,” nhóm nghiên cứu kết luận.

Theo Nature