研究表明形成長期記憶的確很“燒腦”

來源：科技日報

學習過程中神經元細胞核DNA受到損傷，釋放出DNA（右中大白點）、組蛋白（紫色）和轉錄因子（紅色和綠色）。圖片來源：阿爾伯特·愛因斯坦醫學院

【科普園地】

科技日報北京3月28日電 （記者張佳欣）最近，美國阿爾伯特·愛因斯坦醫學院研究人員發現，如果沒有DNA損傷和腦部炎癥，就無法形成長期記憶。這一令人驚訝的發現28日在線發表于《自然》雜志。

研究人員表示，大腦神經元發炎通常被認為是一件壞事，因為它可能會導致阿爾茨海默病和帕金森病等神經系統問題。但新發現表明，大腦海馬體某些神經元炎癥對于形成持久記憶是必不可少的。刺激會在特定的海馬體神經元中引發DNA損傷和修復循環，從而導致穩定的記憶組合，即代表人們過去經歷的腦細胞簇。

研究人員通過給予小鼠短暫、溫和的電擊，使其形成對電擊事件的記憶（情節記憶），從而發現了這種記憶形成機制。然后，他們分析了海馬體的神經元，發現參與重要炎癥信號通路的基因已被激活。

研究人員觀察到Toll樣受體9（TLR9）通路相關基因的強烈激活。這種炎癥通路可通過檢測病原體DNA小片段來觸發免疫反應，因此一開始，研究人員假設TLR9通路被激活是因為小鼠受到了感染。但更仔細地觀察后，他們驚訝地發現，TLR9只在顯示出DNA損傷的海馬體神經細胞簇中被激活。

大腦活動通常會導致DNA微小斷裂，這些斷裂在幾分鐘內就會修復。但在這群海馬體神經元中，DNA損傷似乎更嚴重、更持久。

進一步分析表明，DNA損傷產生的其他分子從細胞核中釋放出來，之后神經元的TLR9炎癥通路被激活；這一途徑反過來又刺激DNA修復復合體在一個不尋常的位置形成，即中心體。中心體存在于大多數動物細胞的細胞質中，對于協調細胞分裂至關重要。但在不會分裂的神經元中，受刺激的中心體參與了DNA修復的周期，似乎是將單個神經元組織成記憶組件。

重要的是，研究人員還發現，阻斷海馬體神經元中的TLR9炎癥通路不僅會阻止小鼠形成長期記憶，還會導致基因組嚴重不穩定，即這些神經元中DNA損傷的頻率很高。基因組不穩定被認為是衰老、癌癥以及阿爾茨海默病等精神和神經退行性疾病的標志。