美国爱因斯坦医学院的研究人员在《自然》杂志上报道了一项新的发现：在短期记忆形成过程中，小鼠实验揭示了部分大脑神经元中的DNA因外界刺激而受损，随后引发脑部炎症反应以修复此损伤，并借此巩固记忆。这项研究指出，大脑海马体某些神经元炎症对于形成持久记忆至关重要，其表现为在特定环境下引发的DNA损伤和修复循环，进而影响小鼠的记忆形成过程。其中，神经元表面的一种蛋白质——TLR9，在记忆形成过程中发挥着关键作用，可引发对细胞内部DNA片段的免疫反应，类似于免疫细胞对抗入侵病原体的遗传物质。因此，阻断或减少TLR9蛋白的活性可能有助于阻止小鼠形成长期记忆并增加衰老、癌症等疾病的风险。此外，研究团队发现，基因组稳定性也是机体衰老、癌症和阿尔茨海默病等疾病的重要标志，这进一步强调了调控海马体神经元功能的重要性。
揭示大脑海马体中部分神经元受损引发记忆形成障碍及修复机制
在科技不断发展的今天，我们对大脑的认知有了前所未有的深度。一项由美国爱因斯坦医学院研究人员进行的最新研究表明，海马体——大脑中的一个复杂区域，对我们长期记忆的形成和保护起着至关重要的作用。他们的研究成果揭示了小鼠在短期记忆形成过程中，部分海马体神经元的DNA因外界刺激而受损，从而引发了脑部炎症反应以修复这一损伤，并在此基础上巩固记忆。
首先，让我们探讨海马体与记忆的形成之间的紧密联系。海马体是大脑的一个重要区域，其主要功能是负责长时记忆的编码和检索，即将输入的信息转化为可以被存储和再现的记忆形式。然而，近年来的研究已经证实，海马体的结构和功能受到许多因素的影响，其中包括环境压力、认知负荷以及生物钟等非物理性因素。当外部刺激，如睡眠剥夺、精神压力或药物滥用等导致海马体工作负荷过重时，这些信号可能会直接或间接地改变海马体的DNA编码，使其敏感性升高，可能导致记忆信息的储存困难甚至丧失。此时，海马体就面临着DNA损伤和修复的挑战。
在小鼠模型中，研究人员通过神经影像学技术，观察到在特定环境中，海马体的部分神经元表现出DNA损伤的现象。这种损伤主要体现在位于海马体尾端的一种名为TLR9（Transcriptional Regulatory Protein 9）的蛋白质上。TLR9是一种特异性的核糖核酸受体蛋白，具有识别和结合特定DNA序列的能力。当TLR9感知到外源信号(如外来病毒或化学物质)后，它会启动一系列复杂的生理反应，包括胞内因子的释放、靶蛋白的激活以及免疫系统参与的DNA损伤修复途径。
在记忆形成的过程中，TLR9通过调控神经元内的DNA分子，触发了一系列的免疫反应。具体来说，当TLR9的活性降低时，海马体的小胶质细胞开始清除已受损的DNA分子，同时促进DNA修复机制的开启，即引发DNA聚合酶活性的升高和DNA聚合酶依赖性修复蛋白如RNAP81、CENP-A和E1A等的活性增强，这些蛋白质能在DNA双螺旋结构遭到破坏后重新组装成正常状态，恢复其原有的复制能力和修复能力，避免了DNA损伤的发生。与此同时，细胞外的炎症因子如白细胞介素-6（IL-6）、干扰素-α（IFN-α）等也被激活，进一步加强了海马体自身的防御机制，从而防止记忆信息的丢失和重建。
该研究发现，当TLR9的活性降低时，海马体对记忆形成过程的干预异常，从而引发了记忆障碍。例如，当TLR9蛋白的活性高时，小鼠在面临持续的精神压力、快速学习或工作负荷下，其短期记忆难以获得稳定性和一致性，表现出短期记忆缺失的症状，例如遗忘率明显高于对照组。相反，当TLR9蛋白的活性低时，记忆信息在短期内能够保持较为稳定的保存状态，提示海马体对于记忆的保护机制更为完善，特别是在应对短期压力或短期任务时。
基因组稳定性则是机体衰老、癌症和阿尔茨海默病等疾病的重要标志。研究显示，海马体内的基因表达和转录水平与个体衰老、癌变、痴呆症等多种疾病相关。老化过程中，海马体内DNA甲基化修饰和表观遗传修饰发生变化，可能导致一些基因的表达水平下降，使得组织中的抗氧化剂和免疫抑制剂等必需物质无法有效发挥作用，最终诱发多种慢性疾病的发生。同时，癌症患者的海马体会发生特征性的改变，比如出现海马体积缩小和神经纤维缠结，这些病理变化在一定程度上可能会影响记忆的获取和维持。由此可见，通过对TLR9蛋白活性的调节，科研人员有望开发出新的抗衰老和治疗阿尔茨海默病的策略。
总的来说，这项由美国爱因斯坦医学院研究人员揭示的海马体中部分神经元受损引发记忆形成障碍及其修复机制，为我们理解记忆如何在复杂的大脑环境中进行高效存储、检索和保护提供了重要线索。尽管目前的研究成果还处于早期阶段，但考虑到这一研究揭示的一些潜在风险和潜在治疗方法，未来有望为提高人类的记忆力水平、延缓记忆力衰退以及预防各种神经退行性疾病提供更多的启示和理论依据。未来的研究工作需要继续深入探索海马体的DNA损伤、免疫反应、基因表达调控以及功能变化等多方面的特性，以便更准确地理解记忆的形成机制，进而寻求更具针对性的干预策略和治疗手段。
