12/02/2017 00:00 GMT+7

Sau bao năm tranh cãi, các nhà khoa học mới hiểu chúng ta ngủ để làm gì

Một số người cho rằng ngủ là cách tiết kiệm năng lượng; trong khi số khác lại khẳng định rằng giấc ngủ sẽ tạo cơ hội cho bộ não làm sạch những tế bào chết.

Tuy nhiên, hai bài báo mới xuất bản trên tạp chí Science cho thấy một quan điểm khác: Chúng ta ngủ để quên đi một vài thứ đã học ban ngày.

Trong nhiều năm qua, các nhà khoa học đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu về ý nghĩa của giấc ngủ. Một số người cho rằng ngủ là cách tiết kiệm năng lượng; trong khi số khác lại khẳng định rằng giấc ngủ sẽ tạo cơ hội cho bộ não làm sạch những tế bào chết. Không những thế, một số chuyên gia tranh cãi giấc ngủ ở động vật thực chất chỉ đơn giản là nằm im để tránh khỏi những kẻ săn mồi.

Tuy nhiên, hai bài báo mới xuất bản trên tạp chí Science cho thấy một quan điểm khác: Chúng ta ngủ để quên đi một vài thứ đã học ban ngày.

Để học hỏi, chúng ta phải phát triển các mối liên kết hoặc sự kết hợp giữa các nơron thần kinh bên trong não. Mối liên kết này tạo điều kiện cho các nơron thần kinh truyền tín hiệu lẫn nhau một cách nhanh và hiệu quả hơn. Bộ não con người lưu giữ rất nhiều ký ức trong suốt quá trình này.

Năm 2003, Giulio Tononi và Chiara Cirelli – hai nhà sinh vật học đến từ Đại học Wisconsin-Madison kết luận rằng quá trình liên kết tế bào tăng lên khi bộ não bận rộn cả ngày. Chính vì vậy, khi chúng ta ngủ, não bộ sẽ đào thải bớt các mối quan hệ này để cắt đứt tín hiệu với tiếng ồn xung quanh.

Nhiều năm sau đó, cùng với những đồng sự khác, Tiến sĩ Tononi và Cirelli phát hiện ra nhiều bằng chứng gián tiếp khác chứng minh giả thuyết về giấc ngủ. Chẳng hạn, trong quá trình ngủ, sóng điện từ do não bộ phát ra sẽ giảm đi và quá trình liên kết tế bào cũng thu hẹp lại tạo ra sự thay đổi trong trạng thái của con người.

Không dừng lại ở đó, 4 năm sau, Luisa de Vivo – một trợ lý nghiên cứu làm việc tại phòng thí nghiệm, tiếp tục khảo sát về các mô tế bào ở loài chuột, một số con thức và một số con ngủ. Kết quả, Vivo và đồng sự đã phát hiện ra hình dáng và kích cỡ của 6.920 tế bào phân kỳ.

Các tế bào phân kỳ trong não của những con chuột đang ngủ nhỏ hơn 18% tế bào của những con thức. “Đây là một sự thay đổi rất đáng ngạc nhiên”, bà nói.

Nghiên cứu thứ hai được tiến hành bởi Graham H. Diering – nhà nghiên cứu đến từ trường Đại học Johns Hopkins. Tiến sỹ Diering và các đồng sự đã tiến hành điều tra các tế bào protein trong não chuột.

Cụ thể, trong thí nghiệm của mình, Tiến sỹ Diering đã tạo ra một “cửa sổ nhỏ” để từ đó họ có thể quan sát được não chuột. Sau đó họ thêm một hóa chất giúp làm sáng bề mặt của các protein bên trong não.

Thông qua cửa sổ này, họ phát hiện ra số lượng tế bào protein trong não chuột bị giảm khi ngủ, đồng thời quá trình liên kết tế bào cũng thu hẹp lại. Tiến sĩ Diering và các đồng sự tiếp tục tìm kiếm các tế bào phân tử để hiểu rõ hơn về sự thay đổi này. Kết quả là, họ phát hiện ra hàng trăm tế bào protein khác tăng hoặc giảm trong suốt quá trình ngủ. Tuy nhiên, có một loại protein duy nhất nằm ngoài quá trình này - Homer1A.

Trong các nghiên cứu về nơron thần kinh trước đó, protein Homer1A đã được chứng minh là vô cùng quan trọng trong quá trình liên kết tế bào. Và Tiến sĩ Diering tự hỏi liệu loại protein này có quan trọng đối với giấc ngủ?

Để tìm ra câu trả lời, ông và các đồng sự tiếp tục nghiên cứu trên các loài chuột biến đổi gen để đảm bảo rằng chúng không thể tạo ra protein Homer1A. Những con chuột này ngủ giống như chuột bình thường nhưng quá trình liên kết tế bào đã không thay đổi protein như chuột bình thường.

Như vậy, chính trạng thái buồn ngủ đã kích thích các nơron tạo ra protein Homer1A và dẫn đến quá trình liên kết tế bào. Khi giấc ngủ đến, protein Homer1A sẽ biến thành một loại “máy cắt tỉa” giúp não bộ quên đi một số thứ.

Để xem “máy cắt tỉa” này ảnh hưởng thế nào đến quá trình học tập, các nhà nghiên cứu tiếp tục thực hiện một bài kiểm tra trí nhớ đối với loài chuột. Họ đặt tất cả chúng vào một phòng kín và dùng kìm chích điện chích vào khi chúng chạy qua sàn.

Cũng trong đêm đó, các nhà khoa học tiến hành tiêm một loại hóa chất vào não của một vài con chuột. Hóa chất này sẽ kìm hãm các nơron thần kinh không tham gia vào quá trình liên kết tế bào.

Sáng hôm sau, họ đặt tất cả chuột vào căn phòng hôm trước và vô cùng bất ngờ khi cả 2 nhóm chuột đều tỏ ra sợ hãi, đông cứng lại khi nhớ về các cú sốc đêm hôm trước. Tuy nhiên, khi được đặt vào một căn phòng khác hoàn toàn, những con chuột bình thường bắt đầu chạy và tìm hiểu xung quanh căn phòng trong khi những con chuột đã bị tiêm hóa chất vẫn tỏ ra sợ hãi và đứng im một chỗ.

Trong khi đó, trở lại thí nghiệm của Tiến sĩ Tononi và các đồng sự, họ đã phát hiện ra rằng quá trình “cắt tỉa ký ức” không tác động đến mọi nơ ron thần kinh khi có đến 1/5 các tế bào của quá trình liên kết không thay đổi.

“Bạn có thể quên một cách thông minh hơn rất nhiều” – Tiến sĩ Tononi cho biết.

Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu khác lại tỏ ra thận trọng với kết luận này và họ cho rằng chưa có bằng chứng rõ ràng về mối liên hệ trong quá trình liên kết tế bào.

Marcos G. Frank – nhà nghiên cứu giấc ngủ đến từ Đại học bang Washington ở Spokane nói rằng, khó có thể kết luận những thay đổi của não bộ vào ban đêm do giấc ngủ hay do đồng hồ sinh học gây ra.

Trong khi đó, Giáo sư Markus H. Schmidt đến từ Viện nghiên cứu giấc ngủ Ohio nghi ngại, mặc dù não bộ có thể “tỉa bớt” các mối liên kết tế bào khi ngủ, nhưng liệu đây có phải là lời giải thích hợp lý cho việc giấc ngủ tồn tại không?

Đáp lại những lo ngại này, tác giả của nghiên cứu - Tiến sĩ Tononi cho rằng phát hiện mới này sẽ khiến chúng ta phải xem xét lại tác dụng của các loại thuốc ngủ đối với não bộ. Chúng có thể giúp con người đi vào giấc ngủ dễ dàng hơn, nhưng cũng có nguy cơ làm giảm trí nhớ.

“Một khi bạn phát hiện điều gì đó bất thường xảy ra xung quanh, dù vô cùng nhỏ, bạn sẽ phải tìm cách để làm cho nó tốt hơn chứ?”, Tiến sĩ Tononi kết luận.

Tin liên quan:

Vì sao hầu hết máy bay được sơn màu trắng?