长期记忆是如何形成的？一组科学家惊讶地发现，如果没有DNA损伤和脑部炎症，就无法形成长期记忆。在这项新发表于《自然》杂志上的研究中，科学家通过对小鼠进行实验发现，当长期记忆形成时，一些脑细胞会经历一股强烈到足以造成DNA损伤的脑电活动。随后，这种损伤会在一种炎症反应的作用下得到修复，进而使记忆得到巩固。
炎症反应
在这项研究中，研究人员对实验室小鼠进行了训练，让它们将微小的电击与新的环境联系起来。这些短暂的、轻微的电击足以让小鼠形成对电击事件的情景记忆。如此一来，当小鼠再次进入这种环境时，就会“记起”这种经历，并表现出恐惧的迹象，例如愣在原地。
接着，研究人员聚焦在小鼠脑中的海马区。海马区一直被认为是记忆的中心。在分析了海马区中的某些神经元的基因活动后，他们观察到，一种参与了重要的炎症信号通路的基因被激活了，而这种炎症是由一种名为Toll样受体9（TLR9）的蛋白质导致的。
科学家们已经知道，TLR9可以通过检测病原体DNA的微小片段而触发免疫应答。所以一开始，研究人员认为这种炎症反应之所以会被激活，是因为小鼠被感染了。但经过更仔细地进一步观察，他们惊奇地发现，这种免疫应答并不是由入侵物导致的，而是由自身的DNA所诱发的。
触发炎症产生记忆
研究人员观察到，TLR9在那部分显示出了DNA损伤，但又康抗DNA修复的海马神经元中，表现得最为活跃。通常情况下，脑活动的确会引发DNA出现一些微小的断裂，但这些损伤可以在几分钟内得到修复。但在这群海马神经元中，DNA损伤表现得更为严重、持久。
通常，脑神经元出现炎症被视为是一件坏事，因为它会导致一些神经系统问题，如阿尔茨海默病和帕金森病。但在这项研究中，研究人员却惊讶地发现，这些海马神经元的炎症似乎对于长期记忆的形成至关重要。
在进一步的分析中，他们发现在这些海马神经元中，DNA片段和DNA损伤产生的其他分子从细胞核中释放出来，随后这些神经元的TLR9炎症通路就会被激活；这一通路反过来会刺激DNA修复络合物在一个被称为中心体的细胞器中形成。中心体存在于大多数动物细胞的细胞质中，对协调细胞的分裂和分化至关重要。
然而，成熟的神经元是不分裂的。那么，为什么在这些不会分裂的神经元中，中心体却参与了DNA修复的循环？研究人员发现，在损伤和修复循环中，这些神经元似乎会编码触发了DNA损伤的记忆形成事件的信息。
论文的通讯作者Jelena Radulovic教授说：“数百万年来，细胞分裂和免疫应答在动物生命中一直是高度保守的，它在提供了抵抗外来病原体的保护的同时，使生命得以延续。在进化过程中，海马神经元似乎采用了这种基于免疫的记忆机制，将免疫应答的DNA感应TLR9通路，与DNA修复中心体功能结合起来，进而能在不进行细胞分裂的情况下形成记忆。”
抵制外来信息的输入
研究人员观察到，在完成炎症过程所需的一周内，小鼠的记忆编码神经元以各种方式发生了变化，包括对新的或类似的环境刺激变得更有抵抗力。
更重要的是，研究人员发现，阻断海马神经元中的TLR9炎症通路不仅会阻止小鼠形成长期记忆，还会导致出现严重的基因组不稳定性，即这些神经元的DNA损伤频率很高。
基因组不稳定性被认为是加速衰老、癌症、精神症状和神经系统变性疾病（如阿尔茨海默氏症）的标志。研究人员表示，为了缓解长新冠的症状，科学家已经提出了一些能抑制TLR9通路的药物。从新的研究结果来看，对于这些提议我们应该更加谨慎，因为完全抑制TLR9通路可能会带来重大的健康风险。