自然杂志报道说，当人类的长期记忆形成时，一些脑细胞会经历剧烈的电活动，以至于DNA被破坏。随后，炎症反应开始发挥作用，修复这种损伤，帮助巩固记忆。

这项研究结果发表在3月27日的《自然》杂志上 ，剑桥麻省理工学院的神经生物学家蔡立慧（Li-Huei Tsai）说，这项研究结果 “非常令人兴奋”。

她说，这些研究有助于说明形成记忆是 “有风险的工作”。通常情况下，双螺旋 DNA 分子两条链的断裂与包括癌症在内的疾病有关。但在这种情况下，DNA的损伤和修复循环，为记忆的形成和持续提供了一种解释。

这项研究的合著者、纽约市阿尔伯特-爱因斯坦医学院的神经科学家耶莱娜·拉杜洛维奇说，新研究还提出了一种诱人的可能性：在患有阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的人体内，这种循环可能会出现问题，导致神经元 DNA 中的错误堆积。

这并不是 DNA 损伤第一次与记忆相关联。2021 年，蔡立慧和她的同事发现大脑中普遍存在双链 DNA 断裂，并将其与学习联系起来。

为了更好地了解这些DNA断裂在记忆形成中所起的作用，拉杜洛维奇和她的同事训练小鼠将小电击与新环境联系起来，这样，当动物再次被放入新环境时，它们就会 “记住 “这段经历，并表现出恐惧的迹象，比如僵在原地。

然后，研究人员检查了记忆的关键脑区——海马区——神经元的基因活动。他们发现，训练四天后，一组神经元中一些负责炎症的基因变得活跃。而在训练三周后，这些基因的活性则大大降低。

研究小组找到了炎症的原因：一种名为 TLR9 的蛋白质，能触发对漂浮在细胞内部的 DNA 片段的免疫反应。拉杜洛维奇说，这种炎症反应与免疫细胞抵御入侵病原体的遗传物质时所使用的反应类似。

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，而是对自身的DNA做出反应。

在DNA断裂无法修复的海马神经元亚群中，TLR9最为活跃。在这些细胞中，DNA修复机制积聚在一个名为中心体的细胞器中，而中心体通常与细胞分裂和分化有关。

然而，成熟的神经元并不分裂，拉杜洛维奇说，因此看到中心体参与DNA修复令人惊讶。她想知道，记忆的形成机制是否与免疫细胞如何适应遇到的外来物质类似。

她说，换句话说，在损伤-修复周期中，神经元可能会编码有关引发DNA断裂的记忆形成事件的信息。

当研究人员从小鼠体内删除了编码TLR9蛋白的基因后，这些动物就很难回忆起有关训练的长期记忆：与基因完整的小鼠相比，当它们被放置到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，”我们正在利用自己的DNA作为信号系统 “来 “长期保留信息”。

目前还不清楚研究小组的发现如何与其他有关记忆形成的发现相吻合。例如，研究人员已经证明，被称为 “印记（engram） “的海马神经元亚群是记忆形成的关键。这些细胞可被视为单个记忆的物理痕迹，它们在学习事件后会表达某些基因。

但研究的作者说，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，大多与 “印记 “神经元不同。

都柏林圣三一学院的记忆神经科学家托马斯·瑞安说，这项研究提供了 “迄今为止DNA修复对记忆非常重要的最佳证据”。但他质疑神经元编码的东西是否有别于 “印记”，他说，DNA损伤和修复可能是 “印记 “形成的结果。

他说：”形成印迹是一个影响很大的事件。之后你必须做很多内务。”

蔡希望未来的研究，能解决双链DNA断裂是如何发生的，以及是否也发生在其他脑区的问题。

都柏林圣三一学院与瑞安共事的神经科学家克拉拉·奥尔特加·德-圣路易斯说，这些结果使人们对细胞内记忆形成和持续机制给予了亟需的关注。她说：”我们对神经元之间的连接性和神经可塑性了解很多，但对神经元内部发生了什么却知之甚少。”