研究表明，当长期记忆形成时，一些神经细胞中的 DNA 会断裂，从而触发负责修复的免疫反应。这种 DNA 损伤和修复循环可能是神经细胞产生持久记忆的一种方式。
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当训练小鼠记住电击时，神经细胞会引发由 TLR9 蛋白介导的炎症反应。当研究人员从小鼠体内删除编码 TLR9 蛋白的基因时，这些动物很难回忆起长期记忆：它们忘记了之前受到电击的地方。神经生物学家 Li-Huei Tsai 表示，这些发现表明形成记忆是一件“有风险的事情”，因为通常来说，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 损伤和修复周期为记忆如何形成和持续提供了一种解释。
研究显示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种循环可能存在缺陷，导致神经元 DNA 中错误的积累。
研究人员通过控制经过基因改造的老鼠脑细胞，使其能够对光做出反应，从而能够对从未发生过的事件产生可怕的记忆，然后再次删除这些记忆。图片来源：Sadegh Nabavi 和 Sina Alizadeh
Radulovic 和她的同事训练老鼠将轻微的电击与新环境联系起来，这样当动物再次被放入那个环境时，它们就会“记住”这段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记忆关键区域——海马体中神经元的基因活动。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。训练三周后，相同的基因活性大大降低。
研究小组查明了炎症的原因：一种名为 TLR9 的蛋白质，它会引发对细胞内部漂浮的 DNA 片段的免疫反应(通常，这种炎症反应类似于免疫细胞在防御病原体入侵的遗传物质时所使用的炎症反应）。TLR9 在 DNA 断裂且难以修复的海马神经元子集中最为活跃。在这些细胞中，DNA 修复机制在称为中心体的细胞器中积累，该细胞器通常与细胞分裂和分化相关。然而，成熟的神经元不会分裂，Radulovic 说，因此中心体参与 DNA 修复令人惊讶。她想知道记忆的形成是否是通过一种类似于免疫细胞适应它们遇到的外来物质的机制。换句话说，在损伤和修复周期中，神经元可能会编码有关触发 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编码 TLR9 蛋白的基因时，这些动物很难回忆起有关训练的长期记忆：与基因完好的小鼠相比，当它们被置于之前受到电击的环境中时，它们僵在原地次数要少得多。这些发现表明“我们正在使用自己的 DNA 作为信号系统”来“长期保留信息”。
文章来源：Benjamin A. Kelvington ， Ted AbelInnate .immunity in neurons makes memories persist.Nature 628, 40-42 (2024).doi:https://doi.org/10.1038/d41586-024-00679-4.
