一项新的研究表明，在胚胎发育过程中调节基因功能的机制，可能与形成记忆的机制相同——这一发现可能为治疗某些精神疾病的新疗法铺平道路。
神经科学长期以来认为，当胎儿完全发育成熟时，一个名为 DNA 甲基化的过程就会停止。（DNA 甲基化是指在基因的 DNA 骨架上添加一个庞大的甲基基团，从而阻碍其翻译成蛋白质的过程。）当时的观点是，由于神经元或神经细胞不再复制，因此无需关闭基因（或通过去甲基化开启基因），而这发生在新的细胞在神经系统中转变成不同角色时。
然而，自 1987 年在成年人的神经元中发现一种执行甲基化的酶以来，越来越多的证据与此相反。《神经元》杂志本周发表的一项研究提供了关键证据，表明 DNA 甲基化——已知也发生在癌细胞分裂时，当肿瘤抑制基因被沉默时——发生在成人大脑中，并且可以被环境线索触发。研究合著者、阿拉巴马大学伯明翰分校的神经生物学家大卫·斯韦特表示，这一发现可能为治疗精神疾病（如精神分裂症和自闭症谱系障碍雷特综合征）提供新的靶点，在这些疾病中，不适当的甲基化会在发育过程中关闭某些基因。
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最近的研究表明，在记忆形成过程中，染色质（细胞中容纳 DNA 的复合物）会发生结构变化。甲基化是所谓的表观遗传过程之一——这些过程并非专门设计用于影响基因——可以改变染色质。因此，斯韦特和研究合著者、博士后研究员考特尼·米勒着手确定甲基化是否在记忆形成中发挥作用，并将目标锁定在海马体，即位于中脑中与情景记忆有关的两个弯曲区域。
他们通过训练小鼠对某种环境产生恐惧来做到这一点，方法是在一个封闭的盒子中对它们的脚进行轻微电击。他们将小鼠移走 24 小时，但当放回盒子时，小鼠表现出害怕的僵硬姿势，表明它们记住了在那里令人震惊的经历。研究人员在进行研究时取出了海马体切片，以观察是否发生了任何甲基化或去甲基化。“我们不得不对甲基化状态可能发生哪些变化做出有根据的猜测，”斯韦特说。研究小组专注于两个特定基因：蛋白磷酸酶 1 (PP1)，一种已知的记忆抑制因子，以及 reelin，一种记忆促进基因。
果然，在运动后一小时内，reelin 已经被去甲基化或开启，而 PP1 已经被关闭。研究小组在给小鼠服用抑制甲基化的药物后重复了实验。结果：当动物再次被放入电击箱时，它们没有表现出恐惧，表明记忆没有被存储。
斯韦特认为，他在海马体中的发现适用于参与记忆处理的其他区域，包括大脑皮层（大脑的最外层）和杏仁核（中脑中两个杏仁状结构）。“我推测，这种 DNA 甲基化调控很可能是一种通用的分子装置，参与了所有记忆的形成，”他说。“各处的神经元都可能使用这种基本机制。”
蒙特利尔麦吉尔大学的神经药理学家摩西·希夫热情地接受了该团队的发现。“尽管该领域的传统观点长期以来一直认为，DNA 甲基化在出生后是固定的，尤其是在非分裂细胞（如神经元）中，但我坚信这种观点是错误的，并且 DNA 甲基化与任何其他已知的生物信号一样，是可逆的，”他说。“我坚信 DNA 甲基化/去甲基化在学习和记忆中起着至关重要的作用。”
斯韦特同意，这些发现可能对雷特综合征和精神分裂症等认知障碍产生影响。例如，在精神分裂症中，已知由于错误的甲基化，reelin 释放过少。斯韦特说，由于 DNA 甲基化在成人大脑中“发挥作用”，这些疾病可能更容易受到干预，“可能不像人们想象的那么根深蒂固”。
伊利诺伊大学芝加哥分校的分子神经生物学家丹尼斯·格雷森表示，这一发现可能会将精神分裂症的治疗转移到“染色质生物学的药理学，而不是受体的药理学”。传统的抗精神病药物已使用了 40 年，已知可以通过阻断多巴胺（一种神经递质，对大脑的奖励系统以及注意力和解决问题等认知过程至关重要）的受体来缓解某些患者的疾病症状。“我们可能需要专注于以减少甲基化的方式修饰染色质的药物，”格雷森说，“以‘开启’精神分裂症中缺失的基因。”