Cơ sở sinh lý của trí nhớ

CƠ SỞ SINH LÍ CỦA TRÍ NHỚ Hiện nay có nhiều tiến bộ trong nghiên cứu về trí nhớ, tuy vậy vẫn chưa có quan niệm thống nhất về hiện tượng này. Có quan niệm cho rằng, trí nhớ là sự duy trì thông tin sau khi tín hiệu đã ngừng tác động. Thông tin này có thể được sử dụng để chế biến các tín hiệu tiếp theo hoặc được phục hồi đầy đủ các tính chất và đặc điểm của nó. Có ý kiến lại cho rằng, trí nhớ là sự biến đổi một cách bền vững trong cấu trúc thần kinh được duy trì trong suốt đời sống cá thể. Nó phát sinh dưới ảnh hưởng của những sự kiện có ý nghĩa sống còn đối với cá thể và cho phép con người nhận biết được các sự kiện, hiện tượng tương tự. Dưới góc độ Sinh lý học, nhớ( Memory) là quá trình thần kinh diễn biến lại trên một mạch neuron. Mạch neuron này lần đầu tiên truyền xung động do kích thích từ bên ngoài. Mạch xung động đó là con đường mới, hay thường còn gọi là con đường mòn dấu vết nhớ.

CƠ SỞ SINH LÍ CỦA TRÍ NHỚ

I Khái quát về trí nhớ và cơ sở sinh lý của trí nhớ

1 Khái quát về trí nhớ

a Trí nhớ là gì?

Hiện nay có nhiều tiến bộ trong nghiên cứu về trí nhớ, tuy vậy vẫn chưa

có quan niệm thống nhất về hiện tượng này

- Có quan niệm cho rằng, trí nhớ là sự duy trì thông tin sau khi tín hiệu

đã ngừng tác động Thông tin này có thể được sử dụng để chế biến các tín

hiệu tiếp theo hoặc được phục hồi đầy đủ các tính chất và đặc điểm của nó

- Có ý kiến lại cho rằng, trí nhớ là sự biến đổi một cách bền vững trong

cấu trúc thần kinh được duy trì trong suốt đời sống cá thể Nó phát sinh dưới

ảnh hưởng của những sự kiện có ý nghĩa sống còn đối với cá thể và cho phép con người nhận biết được các sự kiện, hiện tượng tương tự

- Dưới góc độ Sinh lý học, nhớ( Memory) là quá trình thần kinh diễn

biến lại trên một mạch neuron Mạch neuron này lần đầu tiên truyền xung động do kích thích từ bên ngoài Mạch xung động đó là con đường mới, hay

thường còn gọi là con đường mòn dấu vết nhớ.

Đường mòn này quan trọng ở chỗ nếu tâm trí nghĩ tới thì có thể hoạt hoá đường mòn đó, nhớ lại được Thực nghiệm ở động vật cho thấy, có thể tạo đường mòn nhớ ở mọi tầng của hệ thần kinh Thậm chí, phản xạ tuỷ sống có thể thay đổi tức là có thể “nhớ” Tuy nhiên, hầu hết các quá trình nhớ liên quan đến hoạt động trí tuệ là dựa trên đường mòn dấu vết nhớ chủ yếu ở não

- Ở góc độ Tâm lý học, trí nhớ là quá trình tâm lý phản ánh vốn kinh

nghiệm của con người dưới hình thức biểu tượng bằng cách ghi nhớ, giữ gìn, nhận lại và nhớ lại những điều mà con người đã trải qua

b Vai trò của trí nhớ

Trí nhớ có vai trò đặc biệt quan trọng trong đời sống và hoạt động của con người, biểu hiện:

- Nhờ có ghi nhớ mà con người tích luỹ vốn kinh nghiệm.

- Nhờ có nhận lại và nhớ lại mà người ta có thể đem những kinh nghiệm

đó vận dụng vào cuộc sống.

Như vậy không có trí nhớ thì không có kinh nghiệm, không có kinh nghiệm thì không thể có bất kì một hành động nào, cũng không thể có bất kì một hoạt động nào, không thể phát triển tâm lý, nhân cách con người

I.M Xêsênôv cho rằng, trí nhớ là “điều kiện cơ bản của cuộc sống tâm

lý”, là “ cơ sở của sự phát triển tâm lý” Ông cũng khẳng định : “Nếu không

có trí nhớ thì các cảm giác, tri giác của chúng ta sẽ biến mất không để lại dấu vết gì và do đó đẩy người ta vĩnh viễn ở vào trạng thái của trẻ sơ sinh”1

Ngày nay, ngưòi ta xem trí nhớ không phải chỉ nằm trong phạm vi biểu

hiện của khả năng nhận thức, mà còn là một thành phần tạo nên cấu trúc nhân cách của mỗi người:

- Chính nhờ có hoạt động trí nhớ mà con người tích luỹ được vốn kinh

nghiệm xã hội, tạo nên kinh nghiệm phong phú, đa dạng của mỗi cá nhân, làm cơ sở cho việc hình thành và phát triển nhân cách Không có trí nhớ thì

không có một sự phát triển nào trong lĩnh vực trí tuệ cũng như trong họat động thực tiễn của loài người Vì vậy, V.I Lênin đã viết: “Người ta chỉ có thể trở thành những người cộng sản khi biết làm giàu trí óc của mình bằng sự hiểu biết tất cả những kho tàng tri thức mà nhân loại tạo ra”2

Trong lĩnh vực dạy học và giáo dục, không có trí nhớ không thể học tập được, không thể tư duy và sự hiểu biết thế giới không thể diễn ra Việc rèn luyện, phát triển trí nhớ cho học viên là một trong những nhiệm vụ quan trọng của công tác dạy học và giáo dục

c Các loại trí nhớ

1 I P Xªsen«v, TuyÓn tËp t¸c phÈm T!, ViÖn hµn l©m khoa häc Liªn X«, 1952.

2 C M¸c, ¡ngghen, Lªnin, Bµn vÒ gi¸o dôc, NxbGD, H 1994

Trí nhớ gắn liền với hoạt động và cuộc sống con người, do đó trí nhớ rất phong phú và đa dạng

- Căn cứ vào nội dung phản ánh của trí nhớ, người ta chia ra trí nhớ

thành 4 loại:

+ Trí nhớ hình tượng: được hình thành trên cơ sở những biểu tượng về các

sự vật hiện tượng, các đối tượng cụ thể

Ví dụ: 1 bức tranh, 1 con người, âm thanh, mùi vị

Tuỳ theo đối tượng của cơ quan phân tích nào tiếp nhận mà chúng ta có trí nhớ hình tượng thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác hay vị giác

+ Trí nhớ vận động: được hình thành trên cơ sở thực hiện những động

tác cụ thể

Ví dụ: lái xe, bắn súng

Trong quá trình học tập, lao động, chiến đấu nhờ có trí nhớ vận động mà

ta có thể hình thành được các kĩ năng, kĩ xảo cho quân nhân

+ Trí nhớ từ ngữ lôgíc: được hình thành khi tiếp nhận ngôn ngữ (tiếng

nói, chữ viết)

Đặc điểm của loại trí nhớ này là những hình ảnh tiếp nhận được không phải là những hình tượng cụ thể, không phải là âm thanh màu sắc mà là những câu, những từ với nội dung chứa đựng trong đó

Đây là loại trí nhớ chủ đạo ở con người, vì nó thể hiện trong tất cả các loại trí nhớ khác và giữ vai trò quan trọng nhất trong việc lĩnh hội tri thức và tích luỹ kinh nghiệm

+ Trí nhớ cảm xúc: được hình thành trên cơ sở các kích thích có khả

năng gây ra các phản ứng cảm xúc

Ví dụ: vui, buồn, bực tức, thoải mái

Các tác nhân gây ra trí nhớ cảm xúc có thể là các kích thích, các sự kiện

cụ thể, tiếng nói

- Dựa trên thời gian tồn tại của trí nhớ trong não, người ta chia ra trí nhớ

thành 2 loại: ngắn hạn và trí nhớ dài hạn

+ Trí nhớ ngắn hạn: là trí nhớ diễn ra ngắn ngủi, chốc lát, nhất thời gắn

với sự kiện, hành động diễn ra cấp bách

+ Trí nhớ dài hạn: là loại trí nhớ có khả năng ghi nhớ, giữ gìn tài liệu

lâu bền Các sự kiện, sự vật được duy trì rất lâu trong não, lúc nào cần ta có thể nhớ lại được ngay

Ngoài 2 cách phân loại trên, một số tác giả còn phân chia trí nhớ thành: nhớ dương tính và nhớ âm tính; nhớ tức thời, nhớ nguyên phát và nhớ thứ phát…

2 Cơ sở sinh lý của trí nhớ

Trí nhớ có cơ sở sinh lý thần kinh phức tạp trên vỏ não

“Cơ sở sinh lý của trí nhớ là những dấu vết của các quá trình thần kinh đã có trước đây và đang được giữ gìn trong vỏ bán cầu đại não nhờ có tính “dẻo” của hệ thần kinh”.

Cần lưu ý 1 số vấn đề sau:

- Bất kì một quá trình thần kinh nào do kích thích bên ngoài gây nên, dù

là hưng phấn hay ức chế thì bao giờ cũng để lại trong tế bào thần kinh những

“dấu vết” dưới dạng những thay đổi nhất định.

Chính những thay đổi này giúp cho các quá trình thần kinh tương ứng xảy ra một cách dễ dàng hơn, cũng như giúp cho các quá trình đó xuất hiện trở lại khi không có tác nhân kích thích gây ra chúng

Các quá trình thần kinh trong vỏ đại não xảy ra khi nhớ lại cũng có nội dung như tri giác Trí nhớ lúc này cũng đòi hỏi các cơ quan thần kinh trung ương hoạt động giống như khi có tri giác do sự tác động trực tiếp của một tác nhân kích thích bên ngoài lên các cơ quan cảm giác gây nên Sự khác nhau ở đây chỉ thể hiện ở chỗ:

+ Khi tri giác thì các quá trình sinh lý trung ương không ngừng được duy trì

bởi sự hưng phấn của các cơ quan thụ cảm

+ Đối với trí nhớ thì các quá trình đó chỉ là những “dấu vết” của các quá

trình thần kinh đã xảy ra trước đây

I.P Xêsênôv đã mô tả sự nảy sinh và ý nghĩa của các dấu vết đó như sau:

“Do tần số của sự lặp lại các cảm giác hay phản xạ thực tế nên cảm giác sẽ trở nên

rõ ràng hơn, và qua đó, chính sự duy trì cảm giác đó bởi cơ quan thần kinh trong trạng thái tiềm tàng cũng trở nên vững chắc hơn Dấu vết tiềm tàng được giữ gìn ngày càng lâu hơn và cảm giác trở nên khó quên hơn”3

Cơ sở sinh lý của việc tri giác các vật thể bên ngoài là sự hoạt động phức tạp của nhiều tế bào thần kinh trong các trung khu khác nhau của vỏ bán cầu đại não, nơi mà giữa các trung khu đó đã hình thành nên các mối liên hệ nhất định Các mối liên hệ tạm thời đó mang tính hệ thống rõ ràng, bởi vì chúng được tạo nên bởi sự tác động của các hiện tượng bên ngoài, mà chính bản thân các hiện tượng này cũng là một hệ thống chứ không phải một tổng số các kích thích lộn xộn Vì vậy:

- Trong quá trình các kích thích được lặp lại và các phản ứng đáp lại

được xảy ra trong vỏ bán cầu đại não thì những hệ thống các mối liên hệ khá thường xuyên và vững chắc cũng được hình thành Sự tồn tại các mối liên hệ thần kinh tạm thời đó đã làm cho quá trình trí nhớ có thể xảy ra.

Hưng phấn xuất hiện ở một trung khu nào đó của vỏ bán cầu đại não dưới ảnh hưởng của một tác nhân kích thích bên ngoài nào đó sẽ được truyền

đi theo những con đường đã quen thuộc đến các trung khu khác của vỏ não

mà trung khu nói trên đã có liên hệ trong hoạt động trước đây, nhờ đó trong ý thức chúng ta sẽ nảy sinh hình ảnh của vật thể đã nhìn thấy vào một lúc nào

đó

3 I P Xª sen«v, T¸c phÈm tuyÓn tËp, T2, ViÖn hµn l©m khoa häc Liªn X«, 1952, tr 195.

- Các quá trình thần kinh làm cơ sở cho trí nhớ không chỉ được gây nên

bởi các tác nhân kích thích hệ thống tín hiệu thứ nhất (âm thanh, va chạm,

kích thích thị giác.v.v.), mà cả các tác nhân kích thích hệ thống tín hiệu thứ

hai, tức là những lời nói gây tín hiệu về các mối liên hệ đa dạng và phức tạp

đã được hình thành trong quá trình tri giác trước đây

Trong hoạt động, người ta thường có những điều nhớ lại do chính lời nói dưới dạng nhắc nhủ, chỉ bảo, giải thích gây nên, chứ không phải do những tác động trực tiếp của các vật thể bên ngoài

- Các mối liên hệ thần kinh tạm thời được tạo nên nhờ tri giác cũng có

sự thay đổi.

Trong quá trình hoạt động đa dạng của con người, các MLH thần kinh tạm thời luôn luôn thay đổi và phức tạp hoá thêm Biểu hiện:

+ Nó vừa tham gia vào các mối liên hệ mới với những sự hưng phấn còn lưu lại khác

+ Nó vừa được cấu tạo lại dưới ảnh hưởng của kinh nghiệm ngày càng được mở rộng thêm

+ Các quá trình thần kinh được duy trì lúc này với tư cách là những

“dấu vết” sẽ không phải là sự lặp lại nguyên xi các quá trình thần kinh đã xảy

ra khi tri giác trực tiếp, mà là về cơ bản lại mang tính chất khái quát.

Theo Xesenop: “Trí nhớ bắt đầu hoạt động khái quát hoá ngay từ những

dấu hiệu đầu tiên của biểu hiện trí nhớ ở trẻ em…Nếu như con người ghi nhớ mỗi một ấn tượng riêng lẻ lại, kể cả những vật thể thông thường nhất tạo nên hoàn cảnh cuộc sống hàng ngày của mình, thí dụ, như nét mặt mọi người, mọi cái ghế, mọi cái cây, mọi ngôi nhà.v.v…thì trong đầu óc người ta sẽ có một số lượng vô cùng lớn những dấu vết làm cho sự tư duy về chúng…sẽ hoàn toàn không thể có được nữa”4

4 Sdd, tr317

Trong vỏ não, mỗi lần có sự nhớ lại thì lại xảy ra một quá trình sinh lý mới không phải là sự sao chép đúng hoàn toàn cái đã xảy ra khi tri giác; vì vậy, biểu tượng được nhớ lại trong trí nhớ cũng không phải là sự sao chép hoàn toàn những tri giác đã có trước đây; mà luôn luôn có sự biến dạng ít nhiều

Tóm lại, từ sự phân tích ở trên ta có thể khái quát cơ sở sinh lý thần kinh

của trí nhớ như sau:

“Cơ sở sinh lý thần kinh của trí là sự hình thành, giữ lại và gợi lại những đường liên hệ thần kinh tạm thời và diễn biến của các quá trình lý, hoá trong vỏ não và phần dưới vỏ Những đường liên hệ thần kinh tạm thời

đó được củng cố tương đối vững chắc nhờ có sự lặp đi lặp lại nhiều lần và có thời gian nhất định để củng cố Khi chúng ta nhớ lại, nhận lại một hiện tượng, sự vật nào đó cũng có nghĩa là ta đã phục hồi những đường liên hệ thần kinh tạm thời đã được thành lập trước đây Sự hình thành và giữ gìn các đường liên hệ thần kinh tạm thời, sự dập tắt và làm sống lại chúng chính là

cơ sở sinh lý của các liên tưởng, của trí nhớ”.

I.P.Pavlov đã viết: “ Đường liên hệ thần kinh tạm thời là một hiện tượng sinh lý phổ cập trong thế giới động vật và trong cả bản thân chúng ta Đồng thời nó cũng là một hịên tượng tâm lý - cái mà các nhà tâm lý gọi là liên tưởng”5

II Cơ chế của trí nhớ

1 Các quan điểm khác nhau về cơ chế của trí nhớ.

Có nhiều lý thuyết khác nhau khi bàn về cơ chế của trí nhớ, nhưng tới nay chưa có một lý thuyết thống nhất về cơ chế của trí nhớ

a Thuyết phân tử về trí nhớ.

Thuyết này cho rằng: dưới ảnh hưởng của các luồng điện sinh học

trong nguyên sinh chất của tế bào thần kinh, các phân tử prôtit được tạo

5 I P Pavl«v, Toµn tËp, T3, Q2, ViÖn hµn l©m khoa häc Liªn X«, 1951, tr 325.

thành và các thông tin đi vào não được ghi lại trên chính các phân tử prôtit

đó, tạo ra chất gọi là “phân tử của trí nhớ”.

Các nhà khoa học đã cố thử tách ra từ não của động vật đã chết những

chất “phân tử của trí nhớ” Đồng thời, xa hơn nữa, họ còn đề ra một giả thuyết hoàn toàn có tính chất viễn tưởng là đến một ngày nào đó các “phân tử

của trí nhớ” sẽ có thể được tổng hợp trong các phòng thí nghiệm và người ta

sẽ sản xuất ra các “viên trí nhớ” hoặc một thứ dịch đặc biệt để tiêm, và như vậy người ta có thể “truyền” tri thức vào não người như kiểu truyền máu.

b Thuyết tế bào thần kinh.

Hiện nay, một trong những lý thuyết đáng tin cậy hơn cả là thuyết tế bào thần kinh Thuyết này cho rằng:

“Tế bào thần kinh tạo thành những chuỗi và theo các chuỗi đó mà các

luồng điện sinh học chạy tuần hoàn Do ảnh hưởng của các luồng điện sinh học này mà xảy ra những biến đổi trong các synap Tính chất khác biệt của các chuỗi tế bào thần kinh tương ứng với các thông tin được củng cố”.

Trên cơ sở nghiên cứu, kế thừa có chọn lọc các quan điểm đã có, có thể thấy mỗi kiểu loại trí nhớ khác nhau có cơ chế hình thành khác nhau Vậy cơ chế hình thành của từng kiểu loại trí nhớ là gì?

2 Cơ chế hình thành của các loại trí nhớ

a Cơ chế trí nhớ ngắn hạn

- Đa số các nhà khoa học cho rằng: trí nhớ ngắn hạn liên quan đến sự

tuần hoàn các luồng xung động thần kinh trong các vòng neuron Như vậy,

có một cơ chế thần kinh khả dĩ bắt giữ được các tín hiệu thông tin đặc hiệu trong vài giây đến vài phút sau đó hoặc mất đi, hoặc chuyển thành dài hạn Thực nghiệm cho thấy đó có thể là biến đổi tại tận cùng trước synap hoặc tại màng sau synap.

Nhớ do biến đổi lý hoá ở vùng synap Thí nghiệm của Kandel trên con

sên Aplysia Kandel (1977) đã nghiên cứu một cơ chế nhớ trên một loại chân

- bụng (gastropod) của con sên biển Aplysia (Hình 7 - 1).

Hình 7 - 1 Hệ thống nhớ trên con sên biển Aplysia (thí nghiệm của

Kandel, 1977)

Trong hình trên trình bày hai tận cùng trước synap (tận cùng = terminal,

tức đầu tận cùng của sợi trục) Một cái là tận cùng cảm giác Se thuộc neuron

cảm giác truyền vào Se kết thúc trên bề mặt của neuron hiệu ứng Ne tức

neuron thể hiện hoạt động Cái nữa là tận cùng thuận hoá Fa kết thúc trên bề

mặt của Se

+ Nếu ta liên tiếp kích thích tận cùng cảm giác Se, không kích thích Fa,

thì tín hiệu từ Ne truyền đi lúc đầu mạnh, sau yếu dần, rồi dừng Đó là hiện tượng quên (tức nhớ âm tính) làm cho mạch neuron ngừng đáp ứng nếu kích thích liên tục là loại không ý nghĩa (không lợi, không hại)

+ Nếu trong lúc kích thích Se, lại đồng thời có một kích thích độc hại tác

động lên tận cùng thuận hoá Fa, thì tín hiệu từ neuron đáp ứng Ne truyền ra

sẽ không yếu dần, mà ngược lại mạnh lên rõ rệt hơn trước, cứ mạnh như vậy hàng giờ, hàng ngày, có thể tới 3 tuần lễ nếu cứ luyện tập, tuy không tiếp tục kích thích Fa Như vậy là kích thích độc hại đã tác dụng gây thuận hoá, tức là

làm tăng truyền đạt đối với con đường mòn nhớ, tác dụng này kéo dài Lưu ý

là sau thời gian quen (giảm truyền đạt ) con đường nhớ lại có thể chuyển sang thuận hoá chỉ sau vài lần kích thích độc hại

Ở mức phân tử, chỉ biết rằng hiệu ứng quen (giảm truyền đạt ) ở Se là do

đóng dần các kênh calci ở màng tận cùng đó Còn cơ chế phân tử của thuận

hoá (tăng tuyền đạt synap ) diễn ra như sau :

- Kích thích neuron thuận hoá Fa đồng thời với kích thích neuron cảm giác Se, thì gây giải phóng serotomin ở synap thuận hoá, serotomin này đổ vào tận cùng cảm giác Se

- Serotomin này tác dụng lên chất tiếp nhận serotomin ở màng của tận cùng cảm giác Se, do đó hoạt hoá adenylcyclase trong màng Men này làm hình thành AMP vòng ở bên trong tận cùng cảm giác Se

- AMP vòng hoạt hoá một protein là kinase này gây phosphoryl hoá một protein là thành phần cấu trúc của kênh kali trong màng của tận cùng cảm giác Se Điều đó làm nghẽn sự dẫn truyền kali trong kênh, nghẽn kéo dài từ vài phút tới nhiều tuần lễ

- Thiếu dẫn truyền kali gây rất kéo dài điện thế hoạt động ở tận cùng cảm giác Se Như vậy là vì cần có dòng ion kali ra khỏi Se thì mới kết thúc điện thế hoạt động

- Điện thế hoạt động kéo dài gây kéo dài hoạt hoá kênh calci, do đó lượng cực lớn ion calci từ dịch kẽ chạy vào trong sợi Se Các ion calci đó làm tăng mạnh sự giải phóng chất truyền đạt, đó chính là sự tăng truyền đạt gọi là thuận hoá

Tóm tắt cơ chế phân tử của nhớ ở tế bào (thuận hoá) như sau:

“Serotomin - adenylcyclase - AMP vòng - phosphoryl hoá protein gây

nghẽn K+ - kéo dài điện thế - hoạt hoá kênh calci Ca++ vào nhiều làm tăng truyền đạt synap, đó chính là thuận hóa Đó là một con đường gián tiếp, tức

là phối hợp tác dụng kích thích neuron gây thuận hoá với kích thích gây đồng