29/01/2023
GIẤC NGỦ, GIẤC MƠ VÀ SỰ CỦNG CỐ TRÍ NHỚ: VAI TRÒ CỦA CORTISOL (PHẦN 3)
Vai trò của cortisol
Chúng tôi đề xuất rằng sự biến thiên hàng đêm của cortisol và tương tác giữa cortisol và các chất dẫn truyền thần kinh khác (acetylcholine, 5-HT, NE), đóng một vai trò quan trọng với giấc ngủ. Mức độ Cortisol thay đổi trong cả giấc ngủ; nó bắt đầu tăng lên vào giai đoạn 2 và từ từ leo thang cho đến khi đạt cực đại vào buổi sáng. Cortisol có cả tác dụng nhanh và chậm đối với chức năng thần kinh. Trong hệ thống thần kinh trung ương (CNS), hai loại thụ thể được kích hoạt bởi cortisol: thụ thể glucocorticoid (GRs; loại II) và thụ thể mineralocorticoid (MRs; loại I). Khi một tế bào thần kinh chứa các thụ thể của cả hai loại, mức độ cortisol ảnh hưởng đến chức năng của vùng hải mã theo kiểu hình chữ U ngược (xem Diamond et al. 1992 ; Pavlides và McEwen 2000 ). Ví dụ, Diamond et al. ( 1992 ) đã chứng minh rằng glucocorticoid tạo điều kiện thuận lợi cho LTP ở mức độ thấp nhưng lại làm suy yếu nó ở mức độ cao.
Các cơ chế tạo ra sự tương tác phức tạp này rất thú vị. Các thụ thể loại I (MR) có ái lực với cortisol cao hơn đáng kể so với các thụ thể loại II (GR). Cho đến khi tất cả hoặc gần như tất cả các MR được sử dụng, sẽ có rất ít GR được sử dụng. Với việc kích hoạt rộng rãi các thụ thể MR dẫn tới kích hoạt GR, nhánh rơi của chữ U ngược xuất hiện. Do đó, sự suy giảm chức năng hồi hải mã do nồng độ cortisol cao phụ thuộc vào sự tập trung của MR và GR.
Công trình gần đây ( Han và cộng sự 2002 ; Patel và Bulloch 2003 ) đã xác nhận rằng MR và GR được tập trung vào vùng CA1, nhưng ít hơn nhiều tại CA2 và CA3 , nơi nồng độ GR giảm đi nhiều. Sự khác biệt này có ý nghĩa chức năng quan trọng. Đáng chú ý nhất, điều đó có nghĩa là ở mức độ cao của cortisol, sự giao tiếp giữa hồi hải mã và vùng vỏ não mới, được trung gian bởi CA1 → kết nối subiculum → vỏ não, sẽ bị thay đổi hoặc gián đoạn. Đồng thời, thông tin liên lạc trong các phần khác, nổi bật nhất là CA3, có thể vẫn nguyên vẹn. Do đó, khi màn đêm kéo dài và nồng độ cortisol tăng lên, giao tiếp hồi hải mã-tân vỏ não cuối cùng sẽ bị thay đổi. Lưu ý rằng mức từ 10 đến 30 μg/dL có liên quan đến suy giảm trí nhớ trong khi thức (xem Kirschbaum 1996; de Quervain et al. 2000 ), và vào sáng sớm (trước khi thức dậy), mức cortisol thay đổi trong khoảng từ 15 đến 20 μg/ dL. đL. Tuy nhiên, bản thân hoạt động của vỏ não cũng như hoạt động trong CA3 không nhất thiết bị gián đoạn. Sự gián đoạn giao tiếp hồi hải mã-tân vỏ não này sẽ ngăn chặn sự củng cố các khía cạnh của trí nhớ cần đến nó, ví dụ, trí nhớ theo từng giai đoạn (xem Plihal và Born, 1997 , 1999a ), nhưng không cản trở quá trình phát lại tế bào thần kinh trong CA3 được thấy trong các thí nghiệm gần đây (xemBattaglia et al. 2004 ), hoặc hợp nhất trong các mạch bộ nhớ thủ tục.
Nồng độ cortisol cao trong giấc ngủ REM vào đêm khuya có thể làm được nhiều việc hơn là cản trở việc củng cố trí nhớ theo từng giai đoạn. Nhờ các cơ chế tương tự, mức độ cortisol cao có thể ảnh hưởng đến bản chất của những giấc mơ. Người ta thường giả định rằng các giai đoạn bao gồm các sự kiện liên quan đến, hành động và hậu quả, tất cả đều diễn ra trong bối cảnh bao gồm nhiều đối tượng khác nhau gắn liền với bối cảnh không gian và thời gian cụ thể (xem Paller và Voss 2004 ). Hệ thống hồi hải mã, như đã lưu ý trước đó, rất quan trọng đối với quá trình liên kết này, có lẽ bằng cách đóng góp vào bối cảnh không gian mà các mảnh ghép của một tình tiết được gắn vào và dệt thành một tổng thể gắn kết ( Nadel và Moscovitch, 1998 ; Nadel và Payne, 2002 ; Nadel và cộng sự 2002). Khi không có bối cảnh ràng buộc này, các mạch thần kinh vỏ não chỉ có thể tạo ra kiến thức ngữ nghĩa hoặc các đoạn ký ức có thể khá kỳ lạ. Điều đáng chú ý là những điểm tương đồng giữa bản chất của giấc mơ và loại ký ức được tạo ra trong quá trình căng thẳng hoặc sang chấn. Bằng chứng lâm sàng cho thấy rằng ký ức về trải nghiệm căng thẳng thiếu sự gắn kết, bối cảnh và chi tiết theo tình tiết và do đó được trải nghiệm như “phân mảnh” ( Golier et al. 1997 ; Bremner 1999 ; Grey and Lombardo 2001 ; van der Kolk et al. 2001 ). Ví dụ, sự phân mảnh là một đặc điểm quan trọng của chứng rối loạn căng thẳng sau chấn thương tâm lý (PTSD), trong đó bệnh nhân đôi khi mô tả những khoảng trống trong những trải nghiệm được nhớ lại, không chỉ về chấn thương mà còn về những trải nghiệm cá nhân khác (Bremen 1999 ).
Có vẻ như trong những giấc mơ, cũng như trong khi thức, những mảnh vỡ về sự việc có thể được hàn gắn trơn tru, trong đó những phỏng đoán có học thức được đưa ra về những gì có thể đã xảy ra. Quá trình này có thể bắt đầu trong giấc mơ và có thể tiếp tục khi thức dậy khi cortisol tiếp tục tăng. Xây dựng các câu chuyện là một chức năng bình thường của trí nhớ. Hệ thống hồi hải mã hoạt động cùng với tân vỏ não để tái tạo các ký ức theo từng giai đoạn từ các biểu hiện của các thuộc tính hoặc đặc điểm khác nhau của sự kiện. Chúng tôi đã gợi ý rằng nồng độ cortisol cao làm suy yếu quá trình bình thường này, dẫn đến những ký ức sai lầm (xem Payne et al. 2002 , 2004 ) và, trong trường hợp giấc mơ, sự phân mảnh dẫn đến những câu chuyện kỳ lạ mà chúng ta cố gắng hiểu khi thức dậy .
Ngoài bằng chứng lâm sàng, còn có bằng chứng thực nghiệm cho thấy nồng độ cortisol cao làm thay đổi chức năng bộ nhớ. Các quần thể bệnh nhân có nồng độ cortisol tăng cao mãn tính, chẳng hạn như hội chứng Cushing, trầm cảm nặng và tâm thần phân liệt, cũng như bệnh nhân hen được điều trị bằng glucocorticoid prednisone được đặc trưng bởi chức năng trí nhớ bị suy giảm ( Starkman và cộng sự 1992 ; Mauri và cộng sự 1993 ; Keenan và cộng sự 1995 ; Sheline và cộng sự 1999 ; Sapolsky 2000 ; Rasmusson và cộng sự 2001). Như mong đợi, cho đến nay, những bệnh nhân mắc hội chứng Cushing và trầm cảm nặng không chỉ bị suy giảm trí nhớ liên quan đến nồng độ cortisol cao mà còn có sự khác biệt về tỷ lệ giấc ngủ SWS và REM. Bởi vì những rối loạn này có liên quan đến nồng độ cortisol cao, nên SWS nên được giảm bớt trong giấc ngủ của những bệnh nhân này. Thật vậy, Friedman et al. ( 1994 ) đã chứng minh rằng những bệnh nhân mắc hội chứng Cushing dành ít thời gian hơn cho SWS so với những bệnh nhân khỏe mạnh. Tuy nhiên, giấc ngủ REM không khác biệt đáng kể giữa các nhóm trong nghiên cứu này. Tuy nhiên, không ngạc nhiên khi giấc ngủ REM ở bệnh nhân mắc hội chứng Cushing rất giống với giấc ngủ của bệnh nhân trầm cảm nặng.Shipley và cộng sự. 1992 ).
Ngoài các bằng chứng lâm sàng, các nghiên cứu thực nghiệm về liên quan stress cấp tính và giảm trí nhớ đã được thực hiện trên động vật (để đánh giá, xem Lupien và McEwen 1997 ; Lupien và LaPage 2001; Kim và Diamond 2002 ), và một số nghiên cứu được kiểm soát tốt gần đây đã được tiến hành ở người. Ví dụ, Kirschbaum et al. ( 1996 ) đã chứng minh rằng một liều hydrocortisone thấp (10 mg) duy nhất dẫn đến sự thiếu hụt trong trí nhớ từng đoạn lời nói. Trong nghiên cứu này, những đối tượng dùng hydrocortison nhớ lại ít từ hơn (thông qua kiểm tra nhớ lại theo tín hiệu) từ danh sách từ đã học trước đó so với những đối tượng kiểm soát khi việc nhớ lại xảy ra 60 phút sau khi nhận thuốc. Hơn nữa, Lupien et al. ( 1998) đã chứng minh rằng việc tăng cortisol kéo dài ở người lớn tuổi có liên quan đến việc giảm thể tích hồi hải mã và suy giảm chức năng ghi nhớ phụ thuộc vào hồi hải mã. Lão hóa là một tình trạng khác không chỉ liên quan đến nồng độ cortisol tăng cao và suy giảm trí nhớ mà còn liên quan đến tình trạng thiếu ngủ. Đúng như dự đoán, tình trạng thiếu ngủ xảy ra chủ yếu ở SWS (xem Kern và cộng sự 1996 ; Van Cauter và cộng sự 2000 ), có lẽ giúp giải thích tình trạng suy giảm trí nhớ từng đợt thường liên quan đến lão hóa. Mặc dù việc xem xét đầy đủ các tài liệu này nằm ngoài phạm vi của bài viết, nhưng nhiều nghiên cứu khác cũng đã chỉ ra mối quan hệ giữa mức độ cao của glucocorticoid và tình trạng giảm trí nhớ từng đợt (Wolkowitz et al. 1990 , 1993; de Quervain và cộng sự. 2000 , 2003 ; Payne và cộng sự. 2002 ) 3 .
Bởi vì nồng độ cortisol cao tạo ra sự thiếu hụt trí nhớ trong khi thức, chúng cũng có khả năng ngăn chặn sự củng cố trí nhớ theo từng giai đoạn vào đêm khuya khi giấc ngủ REM diễn ra mạnh mẽ (Plihal và Born 1997 , 1999a ). Ý tưởng này, được hỗ trợ bởi một số nghiên cứu gần đây. Ví dụ, Plihal và Born ( 1999b ), sử dụng quy trình ngủ sớm và ngủ muộn (Plihal và Born 1997 , 1999a), cho thấy rằng việc tăng nồng độ cortisol trong huyết tương trong thời gian ngủ sớm đã loại bỏ lợi ích mà giấc ngủ SWS thường mang lại cho trí nhớ theo từng giai đoạn. Hãy nhớ lại rằng những đối tượng nghiên cứu danh sách các cặp đôi trước khi đi ngủ thường cho thấy sự cải thiện đáng kể sau 3 giờ ngủ do SWS chi phối, nhưng không phải sau 3 giờ của REM. Plihal và Born ( 1999b ) đã chỉ ra rằng việc truyền cortisol trong khoảng thời gian lưu giữ SWS 3 giờ sẽ làm giảm khả năng tạo điều kiện thuận lợi cho trí nhớ từng phần mà lẽ ra sẽ được quan sát thấy trong thời gian này. Tuy nhiên, việc truyền cortisol không thể làm gián đoạn việc truy xuất nhiệm vụ bộ nhớ thủ tục. Gais và Sinh ra ( 2004) gần đây đã cho thấy chính xác tác dụng tương tự khi tiêm chất kháng cholinesterase làm tăng nồng độ acetylcholine. Liệu acetylcholine có kích hoạt sự gia tăng cortisol, sau đó làm thay đổi chức năng vùng hồi hải mã hay không vẫn chưa được biết vào thời điểm này, nhưng là một chủ đề thú vị cho các nghiên cứu trong tương lai.
Điều đáng chú ý là cortisol trong nghiên cứu Plihal và Born ( 1999b ) đã tăng vừa đủ để bắt chước mức cao nhất vào đêm muộn của hoạt động HPA sinh học (15,2 + 0,68 mg/dL). Điều này tương tự với nồng độ cortisol được quan sát thấy khi phản ứng với một tác nhân gây căng thẳng từ nhẹ đến trung bình (∼10 đến 30 mg/dL) và, như đã đề cập, là một liều lượng đủ để phá vỡ chức năng bộ nhớ theo giai đoạn (xem Kirschbaum et al. 1996 ; de Quervain et al .2000). Do đó, mức độ cortisol, chứ không phải giai đoạn ngủ hay thời gian trong đêm, có thể xác định cả bản chất của giấc mơ và hiệu ứng củng cố trí nhớ theo từng giai đoạn. Nhắc lại, cortisol tăng cao dẫn đến các vấn đề liên kết và phân mảnh. Khi bộ não đối mặt với những mảnh vỡ phi ngữ cảnh, nó sẽ áp đặt một câu chuyện kể cho chúng, dẫn đến những ký ức bị bóp méo hoặc, trong trường hợp của những giấc mơ, là những sự tái tạo kỳ lạ.