Nhiều dân văn phòng và học sinh, sinh viên có thói quen chợp mắt buổi trưa sau nhiều giờ làm việc, học tập căng thẳng. Không ít người thắc mắc liệu giấc ngủ ngắn giữa ngày chỉ giúp đỡ mỏi mắt hay thực sự tác động sâu đến khả năng ghi nhớ của não bộ.
Các bằng chứng khoa học cho thấy ngay cả một giấc ngủ trưa ngắn cũng giúp cải thiện hiệu suất trí nhớ nhờ thúc đẩy hoạt động tại hồi hải mã [1]. Giấc ngủ đóng vai trò khôi phục tính dẻo khớp thần kinh (synaptic plasticity - khả năng các kết nối thần kinh thay đổi độ mạnh yếu) và tăng tốc độ củng cố trí nhớ, chuyển thông tin từ trạng thái tạm thời sang lưu trữ dài hạn [2].
Bộ nhớ chuyển từ ngắn hạn sang dài hạn như thế nào?
Quá trình hình thành trí nhớ gồm hai giai đoạn chính là mã hóa và củng cố [3]. Ở giai đoạn mã hóa khi thức, thông tin mới được ghi nhận ban đầu tại hồi hải mã (vùng não trung tâm phụ trách tiếp nhận ký ức mới) thông qua cơ chế tăng cường dẫn truyền thần kinh dài hạn (LTP), tạo ra dấu vết ký ức ban đầu rất mỏng manh và dễ bị nhiễu bởi tác động bên ngoài [3].
Sau khi học, ký ức ban đầu ở hồi hải mã được làm bền vững tại các vùng não khác như vỏ não để lưu trữ lâu dài, gọi là quá trình củng cố trí nhớ hệ thống [4]. Quá trình này chuyển đổi ký ức từ trạng thái phụ thuộc vào hồi hải mã sang trạng thái phụ thuộc nhiều hơn vào vỏ não và ổn định hơn, giúp duy trì trí nhớ dài hạn [5].
Tính dẻo khớp thần kinh là cơ chế tế bào chủ chốt đứng sau việc học tập và ghi nhớ [4]. Khi ngủ, não bộ giảm tiếp nhận kích thích từ bên ngoài, vừa bảo vệ dấu vết ký ức mới một cách thụ động, vừa chủ động tái kích hoạt các biểu đạt ký ức ở hồi hải mã và vỏ não thông qua cơ chế dẻo khớp thần kinh [3].
Cơ chế "phát lại" ký ức và tái tạo kết nối thần kinh khi ngủ
Các mẫu hoạt động thần kinh xuất hiện lúc thức sẽ được lặp lại tại hồi hải mã trong lúc ngủ, điều phối sự tái kích hoạt trên toàn bộ não để củng cố trí nhớ [6]. Hiện tượng "phát lại" (replay) này tạo ra các thay đổi dẻo dai trong dẫn truyền khớp thần kinh ở nhiều vùng não [6]. Nếu hoạt động phát lại này bị gián đoạn, quá trình hình thành trí nhớ dài hạn sẽ bị chặn lại [6].
Trong giấc ngủ, hai hình thức dẻo khớp thần kinh là tăng cường (potentiation) và suy giảm (depression) dẫn truyền thần kinh diễn ra song song, được gọi là "tính dẻo khớp thần kinh ngoại tuyến" (offline synaptic plasticity), phân biệt với tính dẻo diễn ra ngay lúc sự kiện đang xảy ra khi thức [6]. Cả giấc ngủ không chuyển động mắt nhanh (NREM) và chuyển động mắt nhanh (REM) đều giúp tăng cường độ mạnh khớp thần kinh đã tạo trước đó, đồng thời có cả hiện tượng giảm độ mạnh khớp thần kinh liên quan đến giấc ngủ [5].
Ngược lại, việc thiếu ngủ làm suy giảm tính dễ kích thích của tế bào thần kinh cần thiết để tạo ra tăng cường khớp thần kinh, đồng thời làm phân rã nhanh hơn các kết nối dẻo đã thiết lập [5]. Ở cấp độ mạng lưới, sự phối hợp phát lại giữa tế bào hồi hải mã và vỏ não thường đi cùng các sóng chậm NREM và thoi giấc ngủ (sleep spindles), hỗ trợ chuyển giao thông tin giữa hồi hải mã và vỏ não mới [5].
Bằng chứng từ các nghiên cứu trên người về giấc ngủ trưa
Một nghiên cứu công bố năm 2008 đã kiểm tra trực tiếp vai trò của giấc ngủ trưa bằng cách ghi điện não đồ nội sọ (intracranial EEG) tại hồi hải mã và vỏ não khứu của các tình nguyện viên [2]. Các đối tượng thực hiện truy xuất thông tin đã học trước hoặc sau một giấc ngủ trưa buổi chiều, so sánh với ngày đối chứng không ngủ trưa [2].
Kết quả năm 2008 cho thấy vào ngày không ngủ trưa, thời gian phản ứng, điện thế liên quan sự kiện ở hồi hải mã và hoạt động sóng gamma thể hiện sự chuyển giao thông tin từ hồi hải mã sang vỏ não mới vẫn diễn ra lúc thức nhưng có thể bị bão hòa sau một thời gian thức [2]. Vào ngày có ngủ trưa, việc truy xuất thông tin học ngay sau giấc ngủ trưa không đòi hỏi hồi hải mã tham gia nhiều hơn so với thông tin học trước khi ngủ, cho thấy giấc ngủ giúp khôi phục tính dẻo khớp thần kinh và đẩy nhanh quá trình xử lý qua hồi hải mã [2].
Một nghiên cứu khác công bố năm 2007 sử dụng chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI) để so sánh hai thử nghiệm về trí nhớ ngôn ngữ (nhiệm vụ ghép cặp từ không liên quan) [1]. Thử nghiệm thứ nhất so sánh nhóm ngủ trưa 2 giờ vào giữa ngày với nhóm thức trong khoảng thời gian tương đương; thử nghiệm thứ hai so sánh việc dùng melatonin với giả dược trong trạng thái thức không ngủ trưa [1].
Kết quả nghiên cứu năm 2007 chỉ ra rằng sau khi ngủ trưa, mức độ hoạt hóa vùng cận hồi hải mã khi truy xuất từ vựng thành công giảm xuống so với khi thức, đồng thời khả năng nhớ lại từ vựng được cải thiện rõ rệt [1]. Việc dùng melatonin khi thức cũng tạo ra mức giảm hoạt hóa nhỏ hơn tại vùng này giống như ngủ nhưng không cải thiện kết quả nhớ từ vựng so với giả dược, chứng tỏ cần có trạng thái nghỉ ngơi đi kèm không bị nhiễu kích thích bên ngoài mới giúp tăng hiệu suất ghi nhớ [1].
Nghiên cứu thực nghiệm về từng pha củng cố tại hồi hải mã
Một nghiên cứu công bố năm 2021 sử dụng kỹ thuật quang di truyền học (optogenetics) để xóa chọn lọc quá trình tăng cường dẫn truyền dài hạn (LTP) trong các khung thời gian xác định nhằm làm rõ tiến trình củng cố trí nhớ [7]. Kết quả phát hiện các làn sóng dẻo khớp thần kinh diễn ra theo từng bước với vai trò khác nhau [7].
Làn sóng thứ nhất tác động cục bộ tại hồi hải mã để tạo tính đặc hiệu cho bối cảnh ký ức [7]. Làn sóng thứ hai diễn ra trong giấc ngủ cùng ngày hôm đó, giúp tổ chức các tế bào thần kinh này thành các cụm phát xung đồng bộ [7]. Cuối cùng, quá trình LTP tại vỏ não đai trước trong giấc ngủ vào ngày thứ hai là yếu tố cần thiết để ổn định thêm ký ức đó [7].
Tiếp đó, một nghiên cứu năm 2023 thực hiện trên chuột đực trong bài kiểm tra trí nhớ không gian đã dùng kỹ thuật cố định thụ thể AMPAR trên bề mặt tế bào nhằm chặn LTP sau khớp thần kinh tại vùng hồi hải mã [8]. Nghiên cứu xác định việc củng cố các ký ức gần phụ thuộc vào các đợt phát lại ký ức, còn gọi là sóng gợn (ripples), sinh ra trong hồi hải mã ở giai đoạn ngủ sóng chậm [8].
Kết quả nghiên cứu năm 2023 cho thấy tính dẻo khớp thần kinh tại hồi hải mã tham gia trực tiếp vào giai đoạn củng cố nhưng không bắt buộc phải có mặt trong lúc mã hóa hay truy xuất thông tin [8]. Khi chặn tính dẻo này trong lúc ngủ, động vật biểu hiện sự quên quy tắc vừa được mã hóa; đồng thời sự di động của thụ thể AMPAR sau khớp thần kinh tại các khớp nối lặp lại vùng CA3 hồi hải mã là yếu tố cần thiết để tạo sóng gợn củng cố quy tắc [8].
Lợi ích, giới hạn bằng chứng và hiểu lầm thường gặp
Bằng chứng từ các nghiên cứu cho thấy giấc ngủ sau khi học hỗ trợ ưu tiên việc xử lý ngoại tuyến và củng cố trí nhớ sự kiện ở người, gắn liền với dao động sóng chậm NREM và thoi giấc ngủ [5]. Giấc ngủ trưa vừa làm mới khả năng tiếp nhận của khớp thần kinh sau nhiều giờ thức bị bão hòa, vừa bảo vệ ký ức mới khỏi các kích thích gây nhiễu [2].
Tuy nhiên, các bằng chứng hiện tại vẫn có những giới hạn nhất định. Nhiều cơ chế chi tiết ở cấp độ phân tử và tế bào như chặn thụ thể AMPAR ở vùng CA3 hay xóa LTP bằng quang di truyền được thực hiện trên mô hình động vật [8]. Ở người, nghiên cứu fMRI năm 2007 khảo sát giấc ngủ trưa kéo dài 2 giờ đối với trí nhớ từ vựng, chưa đo lường trực tiếp mọi thời lượng ngủ trưa khác nhau trên từng loại kỹ năng [1].
Hiểu lầm phổ biến nhất là cho rằng chỉ cần thức uống bổ sung hoạt chất tạo cảm giác buồn ngủ như melatonin mà vẫn làm việc thì não vẫn ghi nhớ tốt. Nghiên cứu năm 2007 đã chứng minh melatonin lúc thức tuy khởi phát thay đổi dẻo ngoại tuyến tại hồi hải mã tương tự giấc ngủ, nhưng nếu không có sự nghỉ ngơi thực sự và tách biệt khỏi các tác nhân gây nhiễu thì hiệu suất ghi nhớ từ vựng không được cải thiện [1]. Một hiểu lầm khác là não chỉ củng cố trí nhớ khi ngủ đêm, trong khi thực tế quá trình chuyển giao thông tin đã diễn ra cả khi thức và được đẩy nhanh ngay trong giấc ngủ trưa cùng ngày [2].
Ai nên thận trọng khi điều chỉnh thói quen ngủ trưa?
Giấc ngủ trưa mang lại lợi ích sinh lý tự nhiên cho não bộ, nhưng không phải là phương pháp điều trị hay chữa khỏi các bệnh lý suy giảm trí nhớ. Những người đang có rối loạn giấc ngủ ban đêm, mất ngủ mạn tính cần lưu ý việc ngủ trưa quá dài có thể ảnh hưởng đến giấc ngủ tối.
Người có bệnh nền thần kinh, rối loạn nhận thức hoặc đang sử dụng thuốc tác động lên hệ thần kinh trung ương, thuốc an thần, hoặc tự ý dùng melatonin cần tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa trước khi thay đổi chế độ sinh hoạt hay dùng sản phẩm hỗ trợ. Việc lạm dụng melatonin khi đang thức không giúp tăng cường trí nhớ như một giấc ngủ thực sự [1].
Áp dụng thực tế để tối ưu trí nhớ mỗi ngày
Để tận dụng cơ chế củng cố trí nhớ tại hồi hải mã, người học và người làm việc trí óc nên sắp xếp một khoảng nghỉ trưa sau buổi sáng tiếp thu nhiều kiến thức mới. Khi học tập liên tục lúc thức, khả năng củng cố thông tin có thể bị bão hòa, do đó chợp mắt buổi chiều sẽ giúp khôi phục tính dẻo khớp thần kinh cho các hoạt động tiếp theo [2].
Không gian ngủ trưa cần yên tĩnh, hạn chế ánh sáng và tiếng ồn để não bộ tách khỏi các kích thích bên ngoài, giảm sự can nhiễu lên dấu vết ký ức mới còn mỏng manh [3]. Sau khi ngủ trưa trong ngày đầu tiên để các tế bào thần kinh hồi hải mã tổ chức phát xung đồng bộ, bạn vẫn cần duy trì giấc ngủ đầy đủ vào ngày tiếp theo để vỏ não tiếp tục ổn định ký ức dài hạn [7]. Bên cạnh giấc ngủ, chế độ ăn uống cân bằng và uống đủ nước hàng ngày cũng góp phần duy trì sức khỏe tổng thể cho não bộ.
Tóm lại, giấc ngủ trưa giúp tái tạo khả năng kết nối của các khớp thần kinh tại hồi hải mã và thúc đẩy chuyển giao ký ức sang vỏ não để lưu trữ lâu dài [2]. Duy trì thói quen chợp mắt buổi trưa trong không gian yên tĩnh, kết hợp ngủ đủ giấc ban đêm là cách thiết thực và khoa học để bảo vệ trí nhớ mỗi ngày [7].
