Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy chúng chủ động giúp hình thành, gợi nhớ và làm suy yếu phản ứng sợ hãi bằng cách tương tác với các tế bào thần kinh trong thời gian thực. Thay đổi hoạt động của tế bào hình sao trực tiếp làm thay đổi mức độ mạnh yếu của ký ức về nỗi sợ hãi. Phát hiện đột phá này có thể dẫn đến những phương pháp điều trị hoàn toàn mới cho các rối loạn liên quan đến lo âu.

Những tế bào não ẩn giấu, từng được cho là thụ động, nay đang nổi lên như những bộ điều khiển mạnh mẽ của nỗi sợ hãi và là chìa khóa tiềm năng để điều trị các rối loạn lo âu. Ảnh: Shutterstock

Hãy tưởng tượng một tế bào hình sao trong não, vươn ra với những phần mở rộng dài và mảnh để bao quanh các tế bào thần kinh lân cận. Tế bào này được gọi là tế bào hình sao (astrocyte). Trong nhiều năm, các nhà khoa học tin rằng tế bào hình sao chủ yếu đóng vai trò là người chăm sóc, giúp giữ các tế bào thần kinh lại với nhau và duy trì hoạt động trơn tru của các mạch thần kinh trong não.

Nghiên cứu mới hiện đang thách thức quan điểm đó. Những "tế bào hỗ trợ" phân bố rộng rãi này dường như cũng quan trọng như các tế bào thần kinh trong việc hình thành và kiểm soát ký ức sợ hãi.

"Các tế bào hình sao đan xen giữa các tế bào thần kinh trong não, và dường như chúng không chỉ có chức năng dọn dẹp. Chúng tôi muốn hiểu chúng thực sự đang làm gì - và làm thế nào chúng định hình hoạt động thần kinh trong quá trình đó," Lindsay Halladay, trợ lý giáo sư tại Khoa Khoa học Thần kinh Đại học Arizona và là một trong những tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.

Nhóm của Halladay đã hợp tác với các nhà khoa học từ Viện Y tế Quốc gia trong dự án đa tổ chức này, do Andrew Holmes và Olena Bukalo thuộc Phòng thí nghiệm Khoa học thần kinh hành vi và gen dẫn đầu.

Tế bào hình sao giúp não bộ học hỏi và giải tỏa nỗi sợ hãi

Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Nature , tập trung vào hạch hạnh nhân, một vùng quan trọng tham gia vào quá trình xử lý nỗi sợ hãi. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các tế bào thần kinh đệm (astrocytes) trong khu vực này đóng vai trò trực tiếp trong cách não bộ học cách nhận biết nỗi sợ hãi, truy xuất những ký ức đó, và quan trọng hơn, học cách nhận biết khi nào những nỗi sợ hãi đó không còn phù hợp nữa.

"Lần đầu tiên, chúng tôi phát hiện ra rằng tế bào thần kinh đệm mã hóa và duy trì tín hiệu sợ hãi thần kinh", Halladay nói.

Khám phá này thách thức những quan điểm lâu đời cho rằng tế bào thần kinh đóng vai trò trung tâm trong quá trình xử lý nỗi sợ hãi và gợi ý những cách tiếp cận mới đối với các chứng bệnh như rối loạn căng thẳng sau chấn thương.

Quan sát quá trình hình thành nỗi sợ hãi trong thời gian thực

Để tìm hiểu cách ký ức sợ hãi hình thành, nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình chuột và theo dõi sát sao hoạt động não bộ. Với sự trợ giúp của các cảm biến huỳnh quang, họ có thể quan sát các tế bào thần kinh đệm (astrocytes) khi ký ức sợ hãi được hình thành và sau đó được gợi lại.

Hoạt động của tế bào thần kinh đệm (astrocyte) tăng lên trong cả quá trình học tập và hồi tưởng. Khi ký ức về nỗi sợ hãi dần bị xóa bỏ, hoạt động của các tế bào này giảm xuống. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã thay đổi tín hiệu mà tế bào thần kinh đệm gửi đến các tế bào thần kinh lân cận. Việc tăng cường các tín hiệu đó làm cho ký ức về nỗi sợ hãi trở nên mãnh liệt hơn, trong khi việc làm suy yếu chúng làm giảm phản ứng.

Những kết quả này cho thấy tế bào thần kinh đệm không chỉ là những "người trợ giúp" thụ động. Chúng chủ động định hình cách thức nỗi sợ hãi được lưu trữ và biểu hiện trong não bộ.

Việc phá vỡ tế bào thần kinh đệm (astrocytes) làm thay đổi các mạch thần kinh trong não

Việc thay đổi hoạt động của tế bào thần kinh đệm cũng ảnh hưởng đến cách hoạt động của tế bào thần kinh. Khi tín hiệu từ tế bào thần kinh đệm bị gián đoạn, các tế bào thần kinh gặp khó khăn trong việc hình thành các mô hình hoạt động bình thường liên quan đến nỗi sợ hãi. Điều này làm suy yếu khả năng gửi thông tin về các phản ứng phòng vệ thích hợp đến các phần khác của não bộ.

Những phát hiện này thách thức quan điểm truyền thống tập trung vào tế bào thần kinh về nỗi sợ hãi, cho thấy rằng các tế bào thần kinh không hoạt động đơn độc trong việc tạo ra ký ức sợ hãi.

Vượt ra ngoài hạch hạnh nhân: Một mạng lưới sợ hãi rộng lớn hơn

Tác động của tế bào thần kinh đệm không chỉ giới hạn ở hạch hạnh nhân. Sự thay đổi trong hoạt động của chúng cũng ảnh hưởng đến cách các tín hiệu liên quan đến nỗi sợ hãi truyền đến vỏ não trước trán, một vùng tham gia vào quá trình ra quyết định.

Điều này cho thấy tế bào thần kinh đệm không chỉ giúp tạo ra ký ức sợ hãi mà còn hướng dẫn cách não bộ sử dụng những ký ức đó để lựa chọn phản ứng phù hợp trong các tình huống đe dọa.

Những khả năng mới trong điều trị rối loạn căng thẳng sau chấn thương và lo âu

Việc hiểu rõ vai trò của tế bào thần kinh đệm có thể định hình lại cách các nhà khoa học tiếp cận các rối loạn liên quan đến nỗi sợ hãi dai dẳng, bao gồm rối loạn căng thẳng sau chấn thương, rối loạn lo âu và chứng sợ hãi.

Nếu tế bào hình sao giúp kiểm soát việc ký ức sợ hãi được biểu hiện hay biến mất, các phương pháp điều trị trong tương lai có thể nhắm mục tiêu vào các tế bào này cùng với tế bào thần kinh để cải thiện kết quả.

Mở rộng nghiên cứu về mạch thần kinh điều khiển nỗi sợ hãi trong não bộ

Bước tiếp theo của Halladay là nghiên cứu các tế bào thần kinh đệm (astrocytes) trong toàn bộ mạng lưới rộng lớn hơn liên quan đến nỗi sợ hãi. Hạch hạnh nhân hoạt động cùng với các vùng não khác. Vỏ não trước trán giúp hướng dẫn các quyết định trong những tình huống đáng sợ, trong khi các vùng sâu hơn kiểm soát các phản ứng như đứng im hoặc bỏ chạy.

Mặc dù vai trò chính xác của tế bào thần kinh đệm trong các khu vực này vẫn chưa rõ ràng, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng chúng cũng có khả năng đóng góp vào đó.

"Hiểu được mạch thần kinh lớn hơn đó có thể giúp trả lời một câu hỏi đơn giản về lý do tại sao người mắc chứng rối loạn lo âu lại có những phản ứng sợ hãi không phù hợp với những thứ thực chất không nguy hiểm", Halladay nói.