表观遗传学如何影响记忆形成

当我们形成新的记忆时，大脑会发生物理和功能变化，统称为“记忆痕迹”。记忆痕迹代表记忆形成和随后回忆时神经元的特定活动模式和结构变化。

但大脑如何“决定”哪些神经元将参与记忆痕迹?研究表明，神经元固有的兴奋性发挥了作用，但目前公认的学习观点忽视了神经元本身的指挥中心，即神经元的细胞核。在细胞核中，似乎还有另一个完全未被探索的维度：表观遗传学。

在特定生物体的每个细胞内，DNA 编码的遗传物质都是相同的，但构成身体的各种细胞类型(如皮肤细胞、肾细胞或神经细胞)各自表达一组不同的基因。表观遗传学是细胞如何在不改变 DNA 序列的情况下控制此类基因活动的机制。

现在，由神经科学家约翰内斯·格拉夫 (Johannes Gräff) 领导的 EPFL 科学家探索了表观遗传学是否会影响神经元被选择用于记忆形成的可能性。他们对小鼠的研究现已发表在《科学》杂志上，表明神经元的表观遗传状态是其在记忆编码中发挥作用的关键。“我们正在从 DNA 中心层面阐明记忆形成的最早步骤”，格拉夫说。

格拉夫和他的团队想知道表观遗传因素是否会影响神经元的“助记”功能。当细胞核内的 DNA 解开或松弛时，神经元可以在表观遗传上打开;当 DNA 紧凑而紧密时，神经元就会关闭。

他们发现，染色质开放的神经元更有可能被招募到“记忆痕迹”中，记忆痕迹是大脑中一组稀疏的神经元，在学习新知识时会表现出电活动。事实上，染色质开放程度更高的神经元也表现出更高的电活动。

随后，EPFL 的科学家利用病传递表观遗传酶，人工诱导神经元开放。他们发现，相应的小鼠学习能力明显增强。当科学家采用相反的方法关闭神经元的 DNA 时，小鼠的学习能力被取消。

这些发现为理解涵盖神经元细胞核的学习开辟了新途径，甚至可能在未来开发出提高学习能力的药物。正如格拉夫所解释的那样：“他们摆脱了主流神经科学对学习和记忆的看法，这种看法侧重于突触可塑性的重要性，而将重点放在神经元细胞核内发生的事情，即其 DNA 上。这一点尤其重要，因为许多认知障碍，如阿尔茨海默病和创伤后应激障碍，都是由表观遗传机制出错引起的。”

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