研究表明形成长期记忆的确很“烧脑”
科技日报记者 张佳欣
最近，美国阿尔伯特·爱因斯坦医学院研究人员发现，如果没有DNA损伤和脑部炎症，就无法形成长期记忆。这一令人惊讶的发现28日在线发表于《自然》杂志。
此图显示了学习过程中神经元细胞核DNA受到损伤，释放出DNA（右中大白点）、组蛋白（紫色）和转录因子（红色和绿色）。
图片来源：阿尔伯特·爱因斯坦医学院
研究人员表示，大脑神经元发炎通常被认为是一件坏事，因为它可能会导致阿尔茨海默病和帕金森病等神经系统问题。但新发现表明，大脑海马体某些神经元炎症对于形成持久记忆是必不可少的。刺激会在特定的海马体神经元中引发DNA损伤和修复循环，从而导致稳定的记忆组合，即代表人们过去经历的脑细胞簇。
研究人员通过给予小鼠短暂、温和的电击，使其形成对电击事件的记忆（情节记忆），从而发现了这种记忆形成机制。然后，他们分析了海马体的神经元，发现参与重要炎症信号通路的基因已被激活。
研究人员观察到Toll样受体9（TLR9）通路相关基因的强烈激活。这种炎症通路可通过检测病原体DNA小片段来触发免疫反应，因此一开始，研究人员假设TLR9通路被激活是因为小鼠受到了感染。但更仔细地观察后，他们惊讶地发现，TLR9只在显示出DNA损伤的海马体神经细胞簇中被激活。
大脑活动通常会导致DNA微小断裂，这些断裂在几分钟内就会修复。但在这群海马体神经元中，DNA损伤似乎更严重、更持久。
进一步分析表明，DNA损伤产生的其他分子从细胞核中释放出来，之后神经元的TLR9炎症通路被激活；这一途径反过来又刺激DNA修复复合体在一个不寻常的位置形成，即中心体。中心体存在于大多数动物细胞的细胞质中，对于协调细胞分裂至关重要。但在不会分裂的神经元中，受刺激的中心体参与了DNA修复的周期，似乎是将单个神经元组织成记忆组件。
重要的是，研究人员还发现，阻断海马体神经元中的TLR9炎症通路不仅会阻止小鼠形成长期记忆，还会导致基因组严重不稳定，即这些神经元中DNA损伤的频率很高。基因组不稳定被认为是衰老、癌症以及阿尔茨海默病等精神和神经退行性疾病的标志。