Giấc ngủ chuyển động mắt nhanh (REM) là giai đoạn của chu kỳ giấc ngủ trong đó những giấc mơ sống động thường diễn ra. Giai đoạn ngủ quan trọng này, đặc trưng bởi các cơ được thư giãn, chuyển động mắt nhanh, nhịp tim tăng cao và nhịp thở không đều, có liên quan đến việc củng cố ký ức và xử lý cảm xúc.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Pennsylvania gần đây đã thực hiện một nghiên cứu khám phá vai trò của vỏ não trước trán (PFC), phần trước của lớp ngoài của não, trong việc điều chỉnh giấc ngủ REM. PFC chứa các vùng não thiết yếu khác nhau điều chỉnh suy nghĩ, hành động, cảm xúc, lập kế hoạch phức tạp, quá trình ghi nhớ, học tập và các chức năng quan trọng khác.

Trao đổi với Medical Xpress, Franz Weber, thành viên của nhóm thực hiện nghiên cứu, cho biết: “Các nghiên cứu hình ảnh ở người cho thấy vỏ não trước trán được kích hoạt mạnh mẽ trong giấc ngủ REM. Chúng tôi tự hỏi liệu có phải là sự kích hoạt này chỉ là hệ quả của các mạch dưới vỏ não kiểm soát giấc ngủ REM hay là hoạt động của chính mPFC có vai trò điều chỉnh giấc ngủ REM".

Là một phần của nghiên cứu gần đây, đăng trên tạp chí Nature Neuroscience, Weber và các đồng nghiệp của ông đã đặt ra mục tiêu xác định xem liệu các tế bào thần kinh vỏ não có góp phần kích hoạt giấc ngủ REM hay không. Họ đã tiến hành hai thí nghiệm khác nhau trên những con chuột đang ngủ.

Trong thí nghiệm đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các kỹ thuật nhắm mục tiêu để biểu hiện các kênh ion kiểm soát ánh sáng (tức là kênhrhodopsin) trong tế bào thần kinh mPFC. Điều này cho phép họ xác định điều gì sẽ xảy ra khi những tế bào thần kinh này được kích hoạt trong khoảng thời gian ngắn, đặc biệt là trong giấc ngủ của chuột.

Weber giải thích: “Chúng tôi phát hiện ra rằng gần như mỗi lần chúng tôi chiếu ánh sáng lên mPFC để kích hoạt tế bào thần kinh trong giấc ngủ NREM thì chuột đều chuyển sang giấc ngủ REM. Thí nghiệm quan trọng thứ hai là theo dõi hoạt động của các tế bào thần kinh mPFC. Chúng tôi đã sử dụng hình ảnh canxi bằng cách biểu thị chỉ số canxi huỳnh quang trong tế bào thần kinh mPFC. Sử dụng kỹ thuật này, chúng tôi sau đó có thể ghi lại hoạt động của các tế bào thần kinh mPFC trong khi ngủ".

Kỹ thuật cho thí nghiệm được Weber và các đồng nghiệp của ông sử dụng là hình ảnh hóa hoạt động của các tế bào thần kinh dựa trên nồng độ canxi của chúng. Khi tế bào thần kinh được kích hoạt, nồng độ canxi của chúng tăng lên, từ đó làm tăng độ huỳnh quang của chất chỉ thị canxi mà chúng sử dụng.

Nói cách khác, các tế bào thần kinh càng hoạt động tích cực thì chúng sẽ trông càng sáng hơn. Quan sát của các nhà nghiên cứu đã xác nhận vai trò của tế bào thần kinh PFC trong giấc ngủ REM, vì một số lượng lớn các tế bào thần kinh này được kích hoạt mạnh mẽ khi chuột bước vào giai đoạn ngủ này.

Weber cho biết: “Một phát hiện quan trọng trong nghiên cứu của chúng tôi là vỏ não đóng vai trò điều hòa giấc ngủ REM. Hầu hết các mô hình kiểm soát giấc ngủ REM phổ biến đều cho rằng trạng thái não này chủ yếu được điều chỉnh bởi các tế bào thần kinh dưới vỏ não ở vùng dưới đồi và thân não. Thứ hai, chúng tôi phát hiện ra rằng hoạt động của mPFC trong giấc ngủ REM cũng điều chỉnh giấc ngủ REM phasic, một giai đoạn của giấc ngủ REM được đặc trưng bởi chuyển động mắt nhanh (đây là lý do cho cái tên giấc ngủ 'chuyển động mắt nhanh')".

Những phát hiện gần đây do Weber và nhóm nghiên cứu thu thập đã mô tả một mạch thần kinh liên quan đến vỏ não và vùng dưới đồi dường như điều chỉnh giấc ngủ REM. Vì sự rối loạn điều hòa hoạt động của các tế bào thần kinh PFC và rối loạn giấc ngủ có liên quan đến rối loạn tâm thần, nên những phát hiện của họ cũng có thể có ý nghĩa lâm sàng.

Ví dụ, các nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra rằng vỏ não trước trán, có vai trò tương tự như mPFC của chuột trong não người, bị kích hoạt quá mức ở những người được chẩn đoán mắc bệnh trầm cảm. Khi nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng hoạt động tế bào thần kinh mPFC lớn hơn làm tăng số lượng chuyển động nhanh của mắt trong khi chuột ngủ, phát hiện của họ có thể cung cấp thông tin cho sự phát triển của các kỹ thuật để phát hiện và hiểu rõ hơn về trầm cảm bằng cách sử dụng các kiểu ngủ REM.

Weber cho biết thêm: “Chúng tôi nhận thấy rằng việc kích hoạt mPFC làm tăng số lượng chuyển động nhanh của mắt (trong khi ngủ REM), trong khi việc ức chế mPFC lại có tác dụng ngược lại”. Do đó, hoạt động tổng thể của mPFC có thể tương quan với số lượng chuyển động nhanh của mắt trong giấc ngủ REM. Nói cách khác, quan sát chuyển động nhanh của mắt có thể đóng vai trò như một cửa sổ nhìn vào hoạt động của vỏ não trước trán và có thể cung cấp thông tin về những bất thường tiềm ẩn trong hoạt động của nó.

P.T.T (NASATI), theo https://medicalxpress.com/news/2023-10-highlights-key-role-prefrontal-cortex.html, 18/10/2023