Suy nghĩ quá nhanh gây đứt gãy DNA trong não bộ, hậu quả của nó là gì?

Khi cuộc sống của con người đã trở nên quá an toàn trong một thế giới mà chúng ta là loài vật thống trị, việc đẩy mình trở lại những cung bậc cảm xúc mạnh, giống như khi phải đối mặt với một mối đe dọa lại mang tính giải trí rất cao.

Bạn có thể dễ dàng tìm thấy nó trong các gameshow truyền hình, ở đó, một thí sinh hay người tham gia trò chơi phải cố gắng động não nhanh nhất có thể để tìm ra câu trả lời cho một bộ câu hỏi, trong khi thời gian đang đếm ngược từng giây.

Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây cho thấy để huy động quá trình học tập và ghi nhớ siêu tốc trong não bộ, các tế bào của bạn phải bẻ gãy các sợi đôi DNA của mình tại nhiều vị trí, sau đó cố gắng xây dựng lại toàn bộ gen bị đứt gãy đó.

Điều này đang khiến các nhà khoa học hết sức lo ngại. Bởi đứt gãy sợi đôi, trong đó cả hai sợi xoắn kép trong DNA bị bẻ gãy ở cùng một vị trí trong bộ gen, vốn là một tổn thương di truyền cực kỳ nghiêm trọng.

Khi các sợi kép đã đứt, tế bào không còn khuôn mẫu để sửa chữa và nối chúng lại như trong trường hợp đứt gãy sợi đơn. Tổn thương sợi kép này từng được biết đến là nguyên nhân gây ra quá trình lão hoá, thoái hoá thần kinh, thậm chí là bệnh ung thư.

Các nhà khoa học vì vậy đang tìm hiểu liệu quá trình đứt gãy DNA thường xuyên này có gây ra vấn đề hay không.

Tại sao quá trình học tập và ghi nhớ lại bẻ gãy DNA trong não bộ?

Trước đây, các nhà khoa học đã quan sát thấy sự đứt gãy cả hai sợi kép của DNA diễn ra bình thường trong quá trình tái tổ hợp di truyền giữa các nhiễm sắc thể. Trong hệ thống miễn dịch đang phát triển, đứt gãy sợi kép cũng cho phép các mảnh DNA tái tổ hợp và tạo ra nhiều loại kháng thể hơn. Sự đứt gãy sợi đôi cũng có liên quan đến quá trình phát triển tế bào thần kinh và giúp kích hoạt một số gen nhất định.

Nhưng ngoài các trường hợp đó, đứt gãy sợi đôi trong DNA đều không được hoan nghênh, vì nó tiềm ẩn gây ra các căn bệnh nguy hiểm chẳng hạn như ung thư. Một bước ngoặt xảy ra vào năm 2015, khi nhà thần kinh học Li-Huei Tsai, giám đốc Viện Picower về Học tập và Trí nhớ tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) phát hiện sự đứt gãy sợi kép DNA nhanh chóng làm tăng sự biểu hiện của hàng chục gen hoạt động nhanh liên quan đến quá trình học tập và truy xuất trí nhớ.

Tsai đã đưa ra giả thuyết cho rằng sự đứt gãy sợi kép về cơ bản đã giải phóng các enzym bị mắc kẹt dọc theo các đoạn DNA xoắn. Điều này giúp các gen lân cận có thể phiên mã một cách nhanh chóng hơn và giúp quá trình học tập và ghi nhớ hoạt động nhanh hơn.

Sau 6 năm nghiên cứu, Tsai đã xuất bản một bài báo trên tạp chí PLOS One hồi tháng 7 để chứng minh giả thuyết này là đúng. Trong đó, cô báo cáo những con chuột bị đưa vào một chiếc hộp sốc điện, yêu cầu chúng hình thành một ký ức nhanh chóng, đã có số lượng đứt gãy sợi kép nhiều gấp đôi ở vùng hồi hải mã và vỏ não trước trán.

Các đứt gãy DNA này ảnh hưởng tới 300 gen ở mỗi vùng. Trong số 206 gen bị ảnh hưởng chung cho cả hai vùng, các nhà nghiên cứu sau đó xem xét những gen đó làm gì. Họ thấy nhiều gen trong số này làm nhiệm vụ kết nối các tế bào thần kinh lại với nhau thành các khớp thần kinh.

Sự phát sinh của các khớp thần kinh này chính là cơ sở cho ký ức hình thành. Nó được gọi là hiện tượng "dẻo" của khớp thần kinh, khi một nhóm các tế bào thần kinh kết nối lại với nhau thành một tập hợp được gọi là "bản khắc", ký ức của bạn sẽ được ghi thêm một chút.

"Nhiều gen cần thiết cho chức năng tế bào thần kinh và hình thành trí nhớ … là những điểm nóng có khả năng xuất hiện sự đứt gãy sợi kép DNA", Tsai và các tác giả nghiên cứu viết.

Những đứt gãy DNA này có gây hại gì hay không?

Việc quan sát thấy các đứt gãy DNA trong các nhiệm vụ học tập nhanh gợi ý đây là một hoạt động bình thường trong não. Tsai cho biết các đứt gãy này tuy xảy ra ở các vùng não quan trọng, nhưng chúng được sửa chữa rất thường xuyên.

Đồng ý với quan điểm đó là Timothy Jarome, một nhà khoa học thần kinh tại Đại học Virginia, cũng đang nghiên cứu chủ đề này. "Những đứt gãy này diễn ra bình thường trong não. Tôi nghĩ đó là khía cạnh đáng ngạc nhiên nhất từ nghiên cứu này, bởi vì nó cho thấy việc DNA đứt gãy và hồi phục luôn luôn xảy ra", Jarome nói.

Nhưng ngay cả khi đó, việc các DNA bị đứt gãy cũng tiềm ẩn những rủi ro nhất định. Nếu các đứt gãy của sợi đôi xảy ra lặp đi lặp lại ở cùng một vị trí và không được sửa chữa đúng cách, thông tin di truyền của bạn có thể bị mất.

Hơn nữa, "kiểu điều chỉnh gen này có thể khiến các tế bào thần kinh dễ bị tổn thương bởi các thiệt hại bộ gen, đặc biệt là trong quá trình lão hóa và trong các điều kiện nhiễm độc thần kinh", Tsai nói.

Theo tuổi tác, quá trình sửa chữa các đứt gãy DNA cũng suy yếu dần. Các thí nghiệm của Tsai cho thấy khi các cơ chế sửa chữa này chậm lại, đứt gãy sợi kép DNA có thể gây thoái hóa thần kinh và suy giảm nhận thức.

"Nhìn chung, chúng tôi đã xác định được các vị trí đứt gãy sợi kép tại các gen quan trọng đối với chức năng thần kinh và thần kinh đệm. Điều này cho thấy rằng nếu quá trình sửa chữa DNA bị suy giảm, những đứt gãy tái phát được tạo ra như một phần hoạt động của não có thể dẫn đến sự bất ổn định về bộ gen, góp phần gây lão hóa và các bệnh tật trong não", nghiên cứu viết.

Trước đó, một số nghiên cứu cho thấy các đứt gãy sợi kéo DNA có thể góp phần gây rối loạn căng thẳng sau sang chấn, thậm chí nó cũng liên quan đến ung thư biểu mô thần kinh đệm. Và nếu đứt gãy sợi đôi điều chỉnh hoạt động gen trong các tế bào bên ngoài hệ thần kinh, thì việc phá vỡ cơ chế đó cũng có thể dẫn đến mất cơ hoặc bệnh tim.

Trong tương lai, Tsai cho biết nhóm nghiên cứu muốn tiếp tục tìm hiểu ảnh hưởng của các đứt gãy sợi kép này. Rõ ràng, việc học tập hay truy suất trí nhớ nhanh chóng yêu cầu một cái giá phải trả.

Trong khi não bộ của bạn còn khỏe mạnh, nó có thể dễ dàng xử lý điều này. Nhưng mọi chuyện có thể trở nên phức tạp hơn khi bạn già đi hoặc vì một lý do nào đó khiến cơ chế sửa chữa DNA trong não bộ bị hỏng hóc. Đó có thể là lúc bạn nên từ chối các gameshow truyền hình đòi hỏi tốc độ suy nghĩ, bởi ép não bộ làm việc khi đó có thể gây hại cho bạn.