Trí nhớ trung hạn của con người

Trí nhớ trung hạn có thể tồn tại nhiều phút thậm chí hàng tuần. Cuối cùng nó sẽ mất đi trừ khi dấu vết trí nhớ được hoạt hóa đủ để trở thành bền vững hơn; nó sẽ được xếp vào trí nhớ dài hạn. Thí nghiệm trên động vật nguyên sinh đã chứng minh rằng trí nhớ thuộc loại trung hạn có thể là do sự thay đổi vật lý hoặc hóa học nhất thời, hoặc cả hai, trong hoặc là các synap tận cùng tiền synap hoặc là các synap màng hậu synap, những thay đổi có thể kéo dài một vài phút đến vài tuần. Cõ chế này rất quan trọng với những mô tả đặc biệt.

Trí nhớ phụ thuộc vào thay đổi hóa học ở cúc tận cùng tiền synap hoặc màng neuron hậu synap

Hình. Hệ thống trí nhớ đã được phát hiện ở ốc sên Aplysia.

Có thể gây trí nhớ tồn tại từ một vài phút đến 3 tuần ở con ốc sên biển Aplysia. Có hai cúc tận cùng synap. Một cúc tận cùng, từ giác quan vào neuron, tận cùng trực tiếp ở bề mặt của neuron được kích thích và được gọi là cúc tận cùng cảm giác (sensory terminal). Một cúc tận cùng khác, kết thúc tiền synap (presynaptic ending) nằm trên bề mặt của cúc tận cùng cảm giác, được gọi là cúc tận cùng thuận hóa (facilitator terminal).

Khi cúc tận cùng cảm giác được kích thích lặp đi lặp lại nhưng không kích thích cúc tận cùng thuận hóa, sự truyền tín hiệu lúc đầu sẽ rất lớn, nhưng trở nên nhỏ dần với kích thích lặp đi lặp lại cho đến khi sự truyền tín hiệu này dừng lại. Hiện tượng này là tính nhờn, đã được nói đến trước đây. Nó là loại trí nhớ âm tính gây ra vòng neuron làm mất đáp ứng lặp đi lặp lại các sự kiện vô nghĩa.

Ngược lại, nếu một kích thích có hại tác động đến cúc tận cùng thuận hóa trong cùng một thời gian thì cúc tận cùng cảm giác bị kích thich, để thay cho tín hiệu được truyền vào neuron hậu synap trở nên yếu dần, sự truyền tín hiệu ngày càng mạnh dần, và nó vẫn còn mạnh trong hàng phút, hàng giờ, hàng ngày, hoặc khi mạnh hơn, có thể tới 3 tuần ngay cả khi không có những kích thích thêm từ cúc tận cùng thuận hóa. Như vậy, kích thích có hại gây ra con đường trí nhớ thông qua cúc tận cùng cảm giác trở thành thuận hóa cho nhiều ngày, nhiều tuần sau đó. Điều đáng quan tâm là sau khi tính nhờn xảy ra, con đường này có thể thay đổi thành con đường thuận hóa với chỉ một vài kích thích có hại.

Cơ chế phân tử trong trí nhớ trung hạn

Cơ chế của tính nhờn. Ở mức phân tử, tính nhờn trong cúc tận cùng cảm giác tạo ra bởi sự đóng dần của kênh calci qua màng cúc tận cùng, mặc dù nguyên nhân đóng kênh calci hoàn toàn chưa biết rõ. Tuy nhiên, số lượng ít hơn bình thường các ion calci có thể khuếch tán vào các cúc tận cùng bị nhờn, và một lượng ít hơn các chất dẫn truyền của cúc tận cùng cảm giác do đó được giải phóng vì sự đi vào của calci là kích thích cơ bản của giải phóng chất dẫn truyền.

Cơ chế của thuận hóa. Trong trường hợp sự thuận hóa, một phần của cơ chế phân tử cho rằng:

1. Kích thích của cúc tận cùng tiền synap được thuận hóa trong cùng thời gian cúc tận cùng cảm giác bị kích thích bởi sự giải phóng serotonin tại synap được thuận hóa trên bề mặt của cúc tận cùng cảm giác.

2. Serotonin hoạt động trên receptor của nó ở màng cúc tận cùng cảm giác, và các receptor này hoạt hóa enzyme adenyl cyclase bên trong màng. Adenyl cyclase sau đó tạo ra cyclic adenosine monophosphate (cAMP), cũng ở trong cúc tận cùng tiền synap cảm giác.

3. cAMP hoạt hóa protein kinase gây phosphoryl hóa một protein là một phần của kênh kali trên màng cúc tận cùng synap cảm giác; gây block kênh dẫn kali. Sự block có thể tồn tại hàng phút tới vài tuần.

4. Việc thiếu kali gây ra một điện thế hoạt động kéo dài vì dòng ion kali đi ra của các cúc tận cùng là cần thiết dcho sự phục hồi nhanh chóng từ điện thế hoạt động.

5. Điện thế hoạt động kéo dài gây kéo dài hoạt động của kênh calci, cho phép một số lượng cực lớn các ion calci đi vào cúc tận cùng synap cảm giác. Những ion calci này gây ra tăng giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh bởi synap, liên quan mật thiết với sự truyền synap được thuận hóa đến neuron phía sau.

Như vậy, bằng cách gián tiếp, mục đích của kích thích cúc tận cùng được thuận hóa ở cùng thời gian cúc tận cùng cảm giác được kích thích gây ra kéo dài tăng độ nhạy của cúc tận cùng cảm giác, thành lập dấu vết trí nhớ.

Nghiên cứu của Byrne và cộng sự., cũng ở trên con ốc sên Aplysia, đề nghị một cơ chế khác của trí nhớ synap. Nghiên cứu của họ chỉ ra rằng kích thích từ những nguồn riêng rẽ hoạt động trên một synap đơn, dưới điều kiện thích hợp, có thể những thay đổi dài hạn lên tính chất màng của neuron hậu synap (membrane properties of the postsynaptic neuron) thay thế cho màng neuron tiền synap, nhưng về cơ bản vẫn chỉ đạo cho những đáp ứng trí nhớ giống như thế.