Ghi nhớ cái lạnh: Cách ký ức điều khiển quá trình chuyển hóa

Nghiên cứu đa ngành mới do GS. Tomás Ryan từ Đại học Trinity Dublin (Ireland) dẫn dắt cho thấy bộ não hình thành ký ức về những trải nghiệm trong môi trường lạnh giá và sau đó sắp xếp cách chúng kiểm soát quá trình chuyển hóa của chúng ta. 

Đây là nghiên cứu đầu tiên chỉ ra rằng ký ức về cái lạnh được hình thành trong não và cách chúng thúc đẩy quá trình điều hòa thân nhiệt. Khám phá này có thể hứa hẹn những ứng dụng quan trọng trong điều trị các bệnh rối loạn – từ béo phì đến ung thư – mà trong đó quá trình điều hòa thân nhiệt và chuyển hóa đóng một vai trò quan trọng, cũng như mở ra cánh cửa cho nhiều nghiên cứu cơ bản tiếp theo, có thể giúp chúng ta hiểu được sự tác động của ký ức lên hành vi và cảm xúc. 

Năm 1897, nhà sinh lý học Ivan Pavlov lần đầu tiên mô tả sự hình thành phản xạ có điều kiện cổ điển, trong đó động vật và con người hình thành mối liên hệ với các khía cạnh khác nhau của môi trường. Ông đã chứng tỏ, có thể huấn luyện chó tiết nước bọt chờ ăn khi rung chuông.

Phản xạ có điều kiện cổ điển, hay còn gọi là phản xạ Pavlovian, từ đó đã trở thành một yếu tố cốt lõi của khoa học thần kinh và tâm lý học.

Ký ức dài hạn lưu trữ trong não dưới dạng các tập hợp tế bào liên kết với nhau, gọi là engram. Ngày nay, các nghiên cứu khoa học thần kinh hiện đại đang dần xác định các engram mã hóa cho các biểu hiện khác nhau của cơ thể, như các trải nghiệm lây nhiễm bệnh, viêm nhiễm, ăn uống và đau đớn…

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng não bộ có thể hình thành engram cho các biểu hiện về nhiệt độ, và những engram này sẽ giúp một sinh vật tồn tại trong môi trường nhiệt độ thay đổi. Tuy nhiên, để xác định những engram này, trước tiên họ phải kiểm tra xem liệu ký ức về cái lạnh có thể hình thành hay không.

TS. Andrea Muñoz Zamora, tác giả đầu của nghiên cứu, đã huấn luyện thành công chuột liên kết trải nghiệm lạnh 4°C với các tín hiệu thị giác mới, chỉ xuất hiện trong các điều kiện lạnh được chỉ định. Sau vài ngày, khi chuột nhìn thấy các tín hiệu thị giác trong điều kiện tương tự nhưng ở mức nhiệt độ phòng, nhóm nghiên cứu phát hiện ra là chuột đã tăng cường quá trình trao đổi chất để sinh nhiệt vì chúng “dự đoán” môi trường sẽ lạnh hơn.

Sau khi xác định rằng chuột có thể hình thành ký ức về những trải nghiệm lạnh, nhóm nghiên cứu đi sâu vào quá trình hình thành ký ức này trong não. Bằng cách sử dụng phương pháp đánh dấu gene phụ thuộc vào hoạt động, các nhà khoa học đã có thể gắn gene lên các tế bào engram mã hóa ký ức lạnh trong một vùng não được gọi là hồi hải mã.

Đáng chú ý, khi các tế bào engram lạnh này được kích thích nhân tạo (sử dụng một kỹ thuật gọi là quang di truyền học), các con chuột này đã tăng cường quá trình trao đổi chất để tạo ra nhiệt. Trong một thí nghiệm ngược lại, khi các tế bào engram lạnh bị ức chế, chuột không thể biểu hiện ký ức lạnh trước các tín hiệu thị giác có điều kiện.

Tiến sĩ Muñoz Zamora cho biết “Chúng tôi phát hiện ra rằng khi chuột tiếp xúc với nhiệt độ lạnh, chúng hình thành ký ức cho phép tăng cường quá trình trao đổi chất của cơ thể khi chúng dự đoán những trải nghiệm lạnh trong tương lai”.

GS. Lynch nói thêm: “Phần lớn sự kiểm soát thân nhiệt học được này dường như là do gia tăng hoạt động của các mô mỡ nâu – vốn có thể được điều khiển bởi các dây thần kinh bắt nguồn từ não. Não bộ học hỏi từ những trải nghiệm lạnh của cơ thể, sau đó phản hồi ngược lại để điều chỉnh cách mà các tế bào mỡ phản ứng với cái lạnh.”

TS. Aaron Douglas, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Nhiều rối loạn lâm sàng, từ béo phì đến các dạng ung thư, có thể điều trị bằng cách điều chỉnh quá trình điều nhiệt thông qua mô mỡ nâu. Điều quan trọng trong tương lai là phải kiểm tra xem liệu việc điều chỉnh ký ức lạnh ở người có thể cung cấp những cách thức mới để thay đổi quá trình trao đổi chất cho mục đích điều trị hay không.”

Nghiên cứu này mở ra nhiều cánh cửa mới cho các nghiên cứu sau khám phá sâu hơn, cũng như phát triển các phương pháp điều trị.

Diễm Quỳnh lược dịch 

Nguồn: https://www.tcd.ie/news_events/articles/2025/remembering-the-cold/ 

Bài đăng Tia Sáng số 9/2025