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更正2024年3月27日
记忆是通过破坏DNA并修复它而形成的
对小鼠的研究发现，神经细胞在炎症反应的帮助下形成长期记忆。
马克斯·科兹洛夫 神经元（在彩色扫描电子显微照片中显示）在记忆形成过程中修复断裂的DNA。图片来源:Ted Kinsman/科学图片库
当长期记忆形成时，一些脑细胞经历了强烈的电活动，以至于破坏了它们的DNA。一项对老鼠的研究显示，随后炎症反应启动，修复损伤并帮助巩固记忆。
剑桥麻省理工学院的神经生物学家蔡李辉（Li-Huei Tsai）表示，发表在3月27日《自然》杂志上的这些发现“极其令人兴奋”。蔡李辉没有参与这项工作。她说，它们有助于形成记忆是一项“风险业务”的形象。正常情况下，双螺旋DNA分子的双链断裂与包括癌症在内的疾病有关。但在这种情况下，DNA损伤和修复循环为记忆的形成和持续提供了一种解释。
该研究的合著者、纽约市阿尔伯特·爱因斯坦医学院的神经科学家贾云馨·拉杜洛维奇说，这还表明了一种诱人的可能性:患有阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的人的这一循环可能出现了问题，导致神经元DNA中的错误不断增加
炎症应答
这不是第一次DNA损伤与记忆有关。2021年，Tsai和她的同事表明双链DNA断裂在大脑中广泛存在，并将它们与学习联系起来2。
为了更好地了解这些DNA断裂在记忆形成中的作用，拉杜洛维奇和她的同事训练小鼠将一次小电击与一个新环境联系起来，这样当动物再次被置于该环境中时，它们就会“记住”这一经历并表现出恐惧的迹象，例如僵在原地。然后，研究人员检查了大脑中对记忆至关重要的区域——海马体中神经元的基因活动。他们发现，在训练四天后，一些负责炎症的基因在一组神经元中处于活跃状态。训练三周后，同样的基因就不那么活跃了。
如何看到一段记忆
该小组确定了炎症的原因:一种叫做TLR9的蛋白质，它引发了对细胞内部漂浮的DNA片段的免疫反应。拉杜洛维奇说，这种炎症反应类似于免疫细胞抵御遗传物质入侵病原体时使用的反应。然而，研究人员发现，在这种情况下，神经细胞不是对入侵者做出反应，而是对自己的DNA做出反应。
TLR9在海马神经元的一个子集上最活跃，在这个子集上，DNA断裂抵抗修复。在这些细胞中，DNA修复机制在一种称为中心体的细胞器中积累，这种细胞器通常与细胞分裂和分化有关。然而，成熟的神经元不会分裂，Radulovic说，因此看到中心体参与DNA修复是令人惊讶的。她想知道记忆是否是通过一种类似于免疫细胞如何适应它们遇到的外来物质的机制形成的。她说，换句话说，在损伤和修复周期中，神经元可能会对引发DNA断裂的记忆形成事件的信息进行编码。
当研究人员从小鼠身上删除编码TLR9蛋白的基因时，这些动物很难回忆起关于它们训练的长期记忆:与基因完整的小鼠相比，当它们被放入先前受到电击的环境中时，它们僵住的次数要少得多。拉杜洛维奇说，这些发现表明“我们正在使用自己的DNA作为信号系统”来“长时间保留信息”。融入社会
该团队的发现如何与关于记忆形成的其他发现相吻合仍不清楚。例如，研究人员表明，海马神经元的一个子集即印象是记忆形成的关键3。这些细胞可以被认为是单一记忆的物理痕迹，它们在学习事件后表达某些基因。但是作者说，拉杜洛维奇和她的同事观察到与记忆有关的炎症的神经元群与印象神经元群大部分不同。
都柏林三一学院的engram神经科学家托马斯·瑞安（Tomás Ryan）表示，这项研究提供了“迄今为止最好的证据，证明DNA修复对记忆很重要”。但他质疑神经元编码的东西是否与印记不同——相反，他说，DNA损伤和修复可能是印记创建的结果。“形成印象是一个高影响力的事件；他说:“之后你必须做很多家务。
Tsai希望未来的研究将解决双链DNA断裂是如何发生的，以及它们是否也发生在其他脑区。
都柏林三一学院的神经科学家克拉拉·奥尔特加·德·圣路易斯表示，这些结果为细胞内记忆形成和持续的机制带来了急需的关注。“我们对神经元之间的连接和神经可塑性了解很多，但对神经元内部发生的事情了解不多”，她说。
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阅读相关新闻和观点:“神经元中的先天免疫使记忆持续存在”。
更新和更正
更正2024年3月27日:这个故事的早期版本表明断裂的DNA在中心体中积累。积聚在细胞器中的是DNA修复机制。
参考
1.Jovasevic，v .等人，《自然》628，145-153（2024年）。
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谷歌学术
2.斯托特，R. T .，克里特斯基，o .和蔡，l .-《公共科学图书馆综合》16，e 0249691（2021年）。
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3.Josselyn，S. A .和Tonegawa，S. Science 367，eaaw 4325（2020年）。
文章
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