陈根：制造记忆背后，DNA因此断裂？

文/陈根

记忆是人脑对经历过事物的识记、保持、再现或再认，是进行思维、想象等高级心理活动的基础，也是利用过去服务现在或将来的能力。记忆涉及的信息获得、储存和提取的多个过程，同时决定了记忆需要不同的脑区协同作用。

一般认为，记忆的生理基础与新皮质和海马体有关。依据进化，大脑皮质分为古皮质(archeocortex)、旧皮质(paleocortex)和新皮质。古皮质和旧皮质与嗅觉有关，是三层的皮质，总称为嗅脑。人类的新皮质则高度发达，约占全部皮质的96%。

新皮质记忆结构化的知识，存储在新皮质神经元之间的连接中。当多层神经网络训练时，逐渐学会提取结构，通过调整连接权值，使网络输出的误差最小化，成为相对稳定的长时记忆。

海马体则是大脑内部一个大的神经组织，由海马、齿状回（dentate gyrus，DG）和海马台组成。海马体呈层形结构，没有攀缘纤维，但有许多侧枝。构成海马体的细胞有两类，即锥体细胞和蓝细胞。其中，锥体细胞的细胞体组成层状并行的锥体细胞层，其树突沿海马沟的方向延伸。蓝细胞的排列则非常有序。

海马体位于大脑丘脑和内侧颞叶之间，是负责记忆的编码和存储的一个重要脑区。在这里，记忆信息被编码于一些神经元中，称之为记忆印迹细胞。随着科学研究的发展，科研人员发现印迹细胞的重新激活是记忆提取的“发动机”，印迹细胞间的突触联系则是储存记忆的“仓库”。

人类对记忆的研究已经有一个多世纪之久。记忆对人们的日常生活至关重要，拥有良好的记忆能帮助人们的生活更轻松甚至也更成功。

现在，来自麻省理工学院的研究人员则称，他们发现了一项关于制造记忆的生理机制。该研究称，快速表达学习和记忆基因需要脑细胞在更多的地方和细胞类型中折断DNA的两股，这比以前意识到的要多。

具体来说，研究人员希望了解大脑中破坏DNA的自然活动对记忆形成的影响有多普遍和广泛，以便深入了解基因组的不稳定性在未来如何破坏大脑健康。在新的研究中，研究人员调查了学习和记忆中DNA双链断裂（DSB）活动的全部情况。

为此，他们在小鼠进入一个箱子时对其脚部进行了小的电击，以调节对该环境的恐惧记忆。随后，研究小组用方法评估了小鼠大脑中前半小时的DSB和基因表达，特别是在前额叶皮层和海马体的细胞中，这些区域对于条件性恐惧记忆的形成和储存至关重要。

他们在没有经历过冲击的小鼠的大脑中进行了同样的测量作为基线。结果发现，恐惧记忆的产生使前额叶皮层海马区神经元中的DSBs数量增加了一倍，影响了每个区域的300多个基因。

其中许多基因与神经元之间的连接功能有关，称为突触。总的来说，研究小组发现，转录变化与大脑中的DSBs的关系比预期的更密切。这样的发现，也将建立更多制造记忆与DNA断裂之间的联系，为人们探索记忆提供更多的线索。