GIẤC NGỦ DÀNH CHO BỘ NÃO
Ngủ không có nghĩa là mất hết tỉnh táo; trái lại giấc ngủ còn tỉnh táo hơn nhiều. Như đã mô tả ở phần trước, giấc ngủ vào ban đêm của chúng ta là một loạt giai đoạn độc đáo mang tính phức tạp đầy sắc sảo, tích cực về mặt chuyển hóa và được sắp xếp thật cẩn trọng.
Nhiều chức năng của bộ não được giấc ngủ hồi phục cũng như phụ thuộc vào giấc ngủ. Không một kiểu giấc ngủ nào hoàn thành được mọi chức năng. Mỗi giai đoạn của giấc ngủ - giấc ngủ NREM nông, giấc ngủ NREM sâu và giấc ngủ REM – cung cấp các lợi ích cho bộ não khác nhau tại những thời điểm khác nhau trong đêm. Vì vậy, không có kiểu giấc ngủ này thiết yếu hơn kiểu giấc ngủ kia. Việc đánh mất bất kì một trong những kiểu giấc ngủ nêu trên sẽ đều gây suy yếu bộ não.
Trong số nhiều ưu điểm được giấc ngủ trao cho bộ não thì bộ nhớ chính là ưu điểm đặc biệt ấn tượng và được hiểu rõ một cách chi tiết. Giấc ngủ đã chứng minh bản thân nó hết lần này đến lần khác như một sự trợ giúp bộ nhớ: cả trước khi học tập, để chuẩn bị cho bộ não của bạn tạo nên những ký ức mới ban đầu, và sau khi học tập, để củng cố những kí ức đó và ngăn ngừa hiện tượng quên.
GIẤC NGỦ - VÀO ĐÊM - TRƯỚC KHI HỌC TẬP
Giấc ngủ trước khi học tập gợi nhớ khả năng tạo nên những kí ức mới ban đầu của chúng ta. Nó luôn làm như vậy vào mỗi đêm. Trong lúc chúng ta thức, bộ não liên tục thu nhận và hấp thu thông tin mới lạ (có ý thức hoặc không) rồi chuyển chúng thành những ký ức đã được các bộ phận riêng biệt của bộ não cất giữ. Đối với thông tin dựa trên cơ sở thực tế - hoặc những thứ mà hầu hết chúng ta nghĩ đến giống kiểu học thuộc theo sách giáo khoa (học thuộc rập khuôn), chẳng hạn ghi nhớ tên của ai đó, số điện thoại hoặc nơi bạn đỗ xe – vùng bộ não được gọi là đồi hải mã sẽ giúp nắm bắt những kinh nghiệm được chuyển qua này và kết hợp các chi tiết của chúng với nhau. Đồi hải mã là bộ phận có hình dạng cấu trúc dài như ngón tay được nhét sâu vào hai bên bọ não, cung cấp nơi lưu giữ ngắn hạn, hoặc kho thông tin tạm thời cho việc tích lũy những ký ức mới. Tiếc rằng, đồi hải mã có dung lượng lưu trữ giới hạn, gần giống như (tính năng) cuộn máy ảnh (camera roll), sử dụng một thiết bị tương tự hiện đạ hơn, thẻ nhớ USB. Một khi vượt quá khả năng của n, bạn có nguy cơ không thể bổ sung thông tin hơn được nữ, hoặc tệ không kém là phải ghì đè lên ký ức này bằng ký ức khác: một rủi ro được gọi là hiện tượng quên do can thiệp.
Vậy bộ não xử lý thách thức về dung lượng bộ nhớ này như thế nào? Vài năm trước, nhóm nghiên cứu của tôi muốn biết liệu giấc ngủ có giúp giải quyết vấn đề lưu trữ này theo kiểu cơ chế truyền tập tin hay không. Chúng tôi đã kiểm tra xem liệu giấc ngủ có có chuyển những kí ức mới được thu nhận gần đây sang một vị trí lưu giữ lâu dài, cố định hơn trong bộ não hay không, theo đó giải phóng các kho bộ nhớ ngắn hạn sao cho chúng ta tỉnh táo bằng khả năng được khôi phục dành cho việc học tập mới mẻ.
Chúng tôi bắt đầu thử nghiệm học thuyết này bằng cách sử dụng những giấc ngủ ngắn ban ngày. Chúng tôi tuyển một nhóm thanh niên khỏe mạnh và chia ngẫu nhiên họ thành một nhóm ngủ trưa và một nhóm không ngủ trưa. Vào buổi trưa, tất cả những người tham gia trải qua một buổi học khắt khe mang tính tập trung (ghi nhớ một trăm cặp khuôn mặt-tên gọi khác nhau) nhằm đè nặng (kí ức) lên đồi hải mã, vị trí lưu trữ bộ nhờ ngắn hạn của họ. Như mong đợi, cả hai nhóm thể hiện khả năng học tập ở mức tương đương nhau. Ngay sau đó, nhóm ngủ trưa đã có giấc ngủ trưa 90 phút trong phòng thí nghiệm ngủ với các điện cực được gắn trên đàu để đo giấc ngủ. Nhóm không ngủ trưa vẫn thức trong phòng thí nghiệm và thực hiện các hoạt động cần chút kỹ năng, chẳng hạn như lướt Internet hoặc chơi các trò chơi cờ bàn. Cuối ngày hôm đó, lúc 6 giờ chiều tất cả những người tham gia lại thực hiện một buổi học tập mang tính tập trung khác khi học cố nhồi sọ thêm một tập hợp sự kiện mới nữa vào nơi lưu trữ ngắn hạn của mình (100 cặp khuôn mặt-tên gọi khác nhau nữa). Câu hỏi của chúng tôi thật đơn giả: Liệu khả năng học tập của bộ não con người có suy giảm theo thời gian thức liên tục cả ngày và, nếu như vậy, liệu giấc ngủ có thể đảo ngược hiệu ứng bão hòa này rồi từ đó khôi phục khả năng học tập không?
Những người thức suốt cả ngày dần trở nên kém hơn trong việc học tập, mặc dù khả năng tập trung của họ vốn ổn định (được xác đinh bởi các bài kiểm tra thời gian phản hồi và sự chú ý riêng biệt). Trái lại, những người đã ngủ trưa học tập tốt hơn rõ rệt và thực sự cải thiện được khả năng ghi nhớ các sự kiện của họ. Sự khác biệt vào lúc 6 giờ chiều giữa hai nhóm không hề nhỏ: lợi thế học tập tăng 20% ở những người đã ngủ trưa.
Sau khi quan sát thấy giấc ngủ khôi phục khả năng học tập, tạo chỗ trống cho những kí ức mới, chúng tôi đã tìm hiểu tiếp để biết chính xác giấc ngủ đã thực hiện những gì về lợi ích khôi phục này. Phân tích sóng não điện của những người trong nhóm ngủ trưa đã mang lại câu trả lời của chúng tôi. Việc khôi phục bộ nhớ có liên quan đến giấc ngủ NREM giai đoạn 2, nông hơn và đặc biệt là các đợt va chạm ngắn ngủi, mạnh mẽ của hoạt động về điện được gọi là những đợt sóng não, đã giải thích ở chương 3. Một người càng đạt được nhiều đợt sóng não trong suốt giấc ngủ ngắn, sự khôi phục dành cho việc học tập khi người đó thức dậy càng lớn. Quan trọng là các đợt sóng não không dự đoán được năng khiếu học bẩm sinh của một người. Điều đó tuy là một kết quả kém thú vị song lại ngụ ý rằng khả năng học tập vốn có và các đợt sóng não hoàn toàn liên quan chặt chẽ với nhau. Thay vào đó, khả năng học tập rõ ràng là sự thay đổi trong học tập từ trước so với sau khi ngủ, như vậy để nói rằng các đợt sóng não đã dự đoán được sự bổ sung về khả năng học tập.
Có lẽ đáng chú ý hơn, khi chúng tôi phân tích các đợt va chạm sóng não về hoạt động, chúng tôi còn quan sát thấy một vòng lặp đáng tin cậy nổi bật của mạch điện hiện tại chạy khắp bộ não được lặp lại cứ 100 – 200 mili-giây một lần. Các mạch tiếp tục dệt lên con đường qua lại giữa đồi hải mã, với không gian lưu trữ ngắn hạ, bị giới hạn của nó, và vị trí lưu trữ lâu dài, lớn hơn nhiều ở vỏ não (tương tự như ổ đĩa cứng có bộ lớn hơn). Vào khoảnh khắc đó, chúng tôi chỉ mới chứng kiến cuộc giao dịch về mặt điện này diễn ra trong bí mật yên tĩnh của giấc ngủ: chính là điều đang chuyển kí ức dựa trên cơ sở thực tế từ kho lưu trữ tạm thời (đồi hải mã) đến căn hầm an toàn lâu dài (vỏ não). Khi làm như vậy, giấc ngủ đã vui vẻ dọn sạch đồi hải mã, bổ sung cho kho lưu trữ thông tin ngắn hạn hay nhiều không gian trống. Những người tham gia thức dậy với khả năng được khôi phục để hếp thu thông tin mới vào trong đồi hải mã, đã di chuyển những kinh nghiệm được ghi nhớ của ngày hôm qua đến một nơi lưu giữ an toàn lâu dài hơn. Việc học các sự kiện mới có thể bắt đầu lại một lần nữa, vào ngày hôm sau.
Chúng tôi và các nhóm nghiên cứu khác ví thế đã lặp lại nghiên cứu này trên giấc ngủ đêm trọn vẹn và đã khám phá ra phát hiện giống nhau: một người càng đạt được nhiều đợt sóng não vào ban đêm, sự khôi phục khả năng học tập qua đêm vào sáng hôm sau của người đó càng lớn.
Công việc gần đây của chúng tôi về chủ đề này đã trở lại với vấn đề lão hóa. Chúng tôi đã phát hiện thấy những người cao tuổi (60-80 tuổi) không thể sinh ra các đợt sóng não cùng mức độ như những người trưởng thành trẻ tuổi, khỏe mạnh, mà phải chịu thâ hụt 40%. Điều này dẫn đến dự đoán: đêm nào mà người cao tuổi càng có ít đợt sóng não hơn thì họ càng khó nhồi các sự kiện mới trong ngày hôm sau vào đồi hải mã của mình, vì họ đã không nhận được nhiều sự khôi phục qua đêm cho dung lượng bộ nhớ ngắn hạn. Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu và chính xác đây là những gì chúng tôi đã tìm thấy: đêm nào mà bộ não của người cao tuổi sinh ra số đợt sóng não càng ít, thì khả năng học tập của người đó vào ngày hôm sau càng thấp, khiến họ càng khó nhớ hơn danh sách các sự kiện mà chúng tôi đã trình bày. Mối liên kết giữa giấc ngủ và học tập này cho đến nay là một lý do nữa để y học trở nên nghiêm túc hơn với các khiếu nại về giấc ngủ của người cao tuổi, hơn nữa là những nhà nghiên cứu có sức thuyết phục chẳng hạn như bản thân tôi nên tìm ra các phương pháp mới, không dùng thuốc trong việc cải thiện giấc ngủ ở mọi người cao tuổi trên toàn thế giới.
Sự tập trung vào các đợt sóng não giấc ngủ NREM, xét theo sự liên quan mang tính xã hội khái quát hơn, trở nên đặc biệt phong phú vào các giờ sáng muộn, được xen giữa những khoảng thời gian dài của giấc ngủ REM. Ngủ 6 tiếng hoặc ít hơn và việc bạn đnahs lừa bộ não về lợi ích khôi phục học tập thường được thực hiện bằng đợt sóng não. Tôi sẽ quay trở lại với những sự phân nhánh mang tính giáo dục rộng lớn hơn của những điều tìm thấy này ở chương sau, giải quyết câu hỏi liệu thời gian bắt đầu vào học sớm, vấn đề điều chỉnh chính xác giai đoạn nhiều đợt sóng não này của giấc ngủ, có phải là tốt nhất cho việc dạy dỗ những trí óc non trẻ hay không.
Lợi ích thứ 2 của giấc ngủ đối với bộ nhớ sau khi học tập cũng như hiệu quả như cú nhấp chuột vào nút “lưu” trên những tập tin mới được tạo ra. Khi làm như vậy, giấc ngủ bảo vệ thông tin mới thu nhận được, cho phép sự miễn dịch chống lại việc quên lãng: một hoạt động được gọi là củng cố. Giấc ngủ đó thiết lập theo sự chuyển động của quá trình củng cố bộ nhớ đã được công nhận từ lâu, và có thể là một trong những chức năng được đề xuất lâu đời nhất của giấc ngủ. Lời tuyên bố là sự thật đầu tiên như vậy trong hồ sơ bằng văn bản của con người được xuất hiện rõ ràng nhờ nhà hùng biện mang tính tiên tri người La Mã, Quintilia (năm 35 – 100 sau Công nguyên), đã tuyên bố:
Đó là một sự thật gây tò mò cho dù lý do của nó chưa rõ ràng, rằng sự tạm ngưng hoạt động của con người vào ban đêm sẽ làm tăng hết sức sức mạnh của kí ức… Bất kể nguyên nhân là gì, những việc không thể nhớ được ngay tại chỗ sẽ được phối hợp dễ dàng vào ngày hôm sau và chính bản thân thời gian, điều thường được xem là một trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng quên, thực sự lại giúp tăng cường trí nhớ.
Mãi cho đến năm 1924 khi hai nhà nghiên cứu người Đức, John Jenkins và Karl Dallenbach, đã cho giấc ngủ “đọ sức” với lúc thức để xem điều nào thắng cuộc vì lợi ích tiết kiệm bộ nhớ - phiên bản của các nhà nghiên cứu bộ nhớ về thử thách kinh điển giữa Coke và Pepsi. Những người tham gia nghiên cứu của họ lần đầu tiên đã học mộ danh sách các sự kiện bằng lời. Sau đó, các nhà nghiên cứu theo dõi xem những người tham gia đã quên kí ức đó nhanh như thế nào trong khoảng 8 tiếng, hoặc bằng cách thức liên tục hoặc bằng một giấc ngủ qua đêm. Thời gian dành cho giấc ngủ đã giúp củng cố các khối thông tin mới học được, ngăn không cho chúng biến mất. Trái lại, thời gian tương đương dành cho việc thức nguy hiểm vô cùng đối với những kí ức thu nhận được gần đây, dẫn đến đường bay tăng tốc không ngừng của hiện tượng quên.
Ngày nay, kết quả thử nghiệm của Jenkins và Dallenbach đã được thực hiện lại nhiều lần, với lợi ích duy trì bộ nhớ được khoảng 20% - 40% do giấc ngủ cung cấp, so với cùng một khoảng thời gian thức liên tục. Đây không phải là khái niệm tầm thường khi bạn xem xét những ưu điểm tiềm năng, lấy ví dụ như trong bối cảnh ôn thi, hoặc về mặt tiến hóa, trong việc ghi nhớ cũng như vị trí của bạn đời và thú săn mồi.
Trạm đọc trích đăng | nguồn ảnh sưu tầm
