Điện não đồ
Điện não đồ (EEG) ghi lại hoạt động điện của vỏ đại não thông qua điện cực được đặt lên sọ. Sóng EEG bắt nguồn từ các điện thế luân phiên hưng phấn và ức chế thuộc xy-náp vốn tạo ra dòng điện ngoại bào dọc theo vỏ não đủ để được phát hiện bởi điện cực bề mặt. (Sóng EEG không phải là các điện thế hoạt động. Các điện cực trên bề mặt sọ không đủ nhạy để phát hiện các thay đổi điện thế nhỏ
của các điện thế hoạt động đơn lẻ).
EEG bình thường (hình) gồm các sóng với nhiều độ lớn và tần số khác nhau. Ở người lớn bình thường tỉnh táo và mắt mở, thì tần số trội ghi được trên thùy đỉnh và chẩm là nhịp bê-ta (13-30 Hz), gồm các sóng thiếu đồng bộ điện thế thấp, tần số cao. Khi mắt nhắm, tần số trội là nhịp alpha (8-13 Hz), có sóng đồng bộ hơn với điện thế cao và tần số thấp. Khi một người bắt đầu ngủ, người đó sẽ trải qua bốn giai đoạn ngủ có sóng não chậm. Ở giai
đoạn 1, sóng alpha xen kẽ với sóng thê-ta tần số thấp được quan sát thấy ở người lớn còn tỉnh thức mà mắt nhắm. Ở giai đoạn 2, các sóng tần số thấp này xen kẽ với các đợt tần số cao được gọi là các cốt ngủ (sleep spindles) và các điện thế chậm, lớn được gọi là các phức hợp K. Ở giai đoạn 3 (không được biểu diễn trên hình), có các sóng delta tần số rất chậm và đôi khi có các cốt ngủ. Giai đoạn 4 có đặc trưng là sóng delta. Khoảng mỗi 90 phút, mẫu ngủ sóng chậm
thay đổi sang ngủ cử động mắt nhanh (REM), trong đó EEG trở nên thiếu đồng bộ kèm các sóng điện thế thấp, tần số cao giống với sóng ở người tỉnh thức. Giấc ngủ REM đôi khi được gọi là giấc ngủ nghịch thường: mặc dù EEG của nó giống nhất với tình trạng thức, người đó (đang trong giấc nghịch thường) là khó thức dậy nhất. Giấc ngủ REM có đặc điểm là mất trương lực cơ, rõ nhất là ở cơ mắt nên gây các cử động mắt nhanh, mất điều hòa nhiệt độ, co đồng tử, cương cứng, và dao động trong nhịp tim, huyết
áp và hô hấp. Hầu hết các giấc mơ xảy ra trong khi ngủ kiểu REM. Phần ngủ có sóng não chậm và ngủ kiểu REM dao động trong suốt quãng đời. Trẻ mới sinh có phân nửa giấc ngủ là REM; thanh niên khoảng 25% và người cao tuổi có ít giấc ngủ REM.
Học tập và Ghi nhớ
Học tập và ghi nhớ là các chức năng cấp cao của hệ thần kinh. Học tập là cơ chế thần kinh qua đó một người thay đổi hành vi của mình như là kết quả của các kinh nghiệm. Ghi nhớ là một cơ chế dành cho việc lưu trữ những gì đã được học. Học tập được phân loại thành không liên hệ hoặc liên hệ. Trong học không liên hệ, được lấy ví dụ bằng sự trơ (habituation), một kích thích lặp lại gây
ra một phản ứng, nhưng phản ứng đó dần dần nhạt đi khi người ta “học được” rằng kích thích đó là không có quan trọng. Ví dụ, một người vừa mới đến thành phố New York có thể bị tiếng ồn làm cho thức dậy, nhưng sau cùng thì tiếng ồn sẽ bị làm ngơ người ta đã “học được” rằng các tiếng ồn đó không đáng quan tâm. Trong học liên hệ, có một sự liên quan nhất quán giữa thời điểm kích thích. Trong phản xạ có điều kiện điển hình (classic conditioning, có sự liên hệ về
thời gian giữa một kích thích được điều kiện hóa với một kích thích vô điều kiện khiến tạo ra một phản ứng. Khi sự kết hợp [giữa hai kích thích này] được lặp lại, miễn là mối liên hệ về thời gian được duy trì, thì sự liên hệ được học; một khi đã được học (vd, bởi con chó của Pavlov), thì chỉ riêng kích thích thôi (vd, tiếng chuông) cũng kích hoạt được phản ứng không cần học (vd, tiết nước bọt). Trong phản xạ có điều kiện vận hành (operant conditioning), phản ứng đối với một kích
thích được củng cố, hoặc là tích cực hoặc là tiêu cực, gây ra xác suất về phản xạ [xác định] bị thay đổi. Tính tái tổ chức của xy-náp (synaptic plasticity) là cơ chế nền tảng nằm dưới sự học tập. Có nghĩa là, chức năng xy-náp và tính hiệu quả là dao động và tùy thuộc vào hoạt động trước đó hay “lưu thông” (traffic) qua xy-náp đó. Tính đáp ứng của các tế bào thần kinh hậu xy-náp (được gọi là sức mạnh xy-náp) không cố định mà tùy vào mức lưu thông
trước đó của xy-náp . Ví dụ, trong hiện tượng điện thế hóa (potentiation), sự kích hoạt lặp lại của đường truyền thần kinh dẫn đến sự tăng tính đáp ứng của các tế bào thần kinh hậu xy-náp trong đường truyền đó. Quãng thời gian tăng tính đáp ứng có thể ngắn, kéo dài chỉ khoảng nhiều mili giây, hoặc có thể kéo dài nhiều ngày hoặc nhiều tuần (hay nói cách khác, là điện thế hóa dài hạn)
Ngược lại, trong sự tập thành thói quen, hoạt động xy-náp gia tăng gây giảm tính đáp ứng của
tế bào thần kinh hậu xy-náp. Cơ chế của điện thế hóa dài hạn gồm các đường truyền xy-náp dùng chất dẫn truyền thần kinh mang tính hưng phấn glutamate và thụ thể N-methy-D-aspartate (NMDA) của nó. Khi các tế bào thần kinh tiền xy-náp được kích hoạt, chúng giải phóng glutamate, khuyếch tán qua xy-náp này và kích hoạt các thụ thể NMDA trên màng tế bào hậu xy-náp. Thụ thể NMDA là các kênh ion Ca2+ cổng ligand (ligand-gated ion Ca2+ channels) mà, khi mở, sẽ cho phép
Ca2+ đi vào các tế bào hậu xy-náp. Với kích thích tần số cao (tăng hoạt động đường truyền), thì nhiều Ca2+ hơn sẽ kết tập ở các tế bào hậu xy-náp; nồng độ Ca2+ nội bào càng cao thì dẫn đến tăng hoạt động calciumcalmodulin-phụ thuộc protein kinase và, bằng các cơ chế chưa được hiểu hết, làm tăng tính đáp ứng của các xy-náp đó.
| 
