讓我記憶，先打斷我的DNA
重點先行：
人類產生記憶，特別是恐懼(fear)記憶，要靠打斷DNA來運作
後續若DNA修補差，推論會導致大腦加速退化
由今年七月中研院士蔡立慧領導的MIT團隊推論
不經一番寒徹骨，怎得梅花撲鼻香
自從人類發現基因以來，基因受傷，就被認為是糟糕透頂的的事件。人類歷史中，最大的人造基因受傷事件應該是廣島長崎的兩顆原子彈，最近的創傷該是車諾比爾，福島核災。這幾年來最中二的科幻片「100」(地球百子)也是圍繞著放射線事變後的地球打轉。看來，不管是現在的，將來的人類，都很怕放射線。放射線造成的基因突變，到底是哪一種呢?
雙股螺旋斷裂(double strand break)(DSB)
意指DNA的雙股都斷，斷了之後人體有三種機制把它連回去，但只有一種是藉用旁邊另一股染色體模板，無誤地接回。其它兩種(NHEJ.single-strand annealing)都要看運氣，接回去有很大機會是錯誤的。像下面的這個簡圖，正確回家的路只有中間這一條。這一條路徑，就是有名的BRCA1/BRCA2的DSB DNA repair pathway(homologous recombination repair)。安潔麗娜裘麗，就是因為這條路上的BRCA1功能不佳，做預防性乳房卵巢切除的。白話：如果一個人homologous recombination repair上這一堆花花綠綠的基因(BRCA1/BRCA2/PALB2…)功能不佳的話，最好不要碰到放射線，不然一旦DSB產生，接一堆亂碼上去，細胞就走偏了。(cancer? maybe)
哇，好像天大的事情，那如果我和你說，我們每天大腦裏，都在製造雙股螺旋斷裂，你怎麼想?
蔡立慧院士，她在今年七月的期刊上和我們說：我們大腦裏，記憶的建構，其實都是要透過DSB(double strand break)，也就是雙股螺旋斷裂來完成。哇，這個真的是震撼彈。
2015年，蔡莉蕙在實驗室的細胞証明，神經細胞的活動會造成DSB，這些DSB大多發生在調控子上，導致某些基因快速表現。但當時只是在細胞上看到，並不是在生物體上看到，更無法連結到記憶的形成。
到了2021年，在小鼠身上，蔡莉蕙實驗室做了生物體的實驗，電擊小鼠的腳，半小時內，用多種方法偵測哪一個部位的大腦產生了DSB。結果是前額葉皮質(prefrontal cortex)及海馬迴(hippocampus)產生了背景值兩倍的DSB，這個DSB增強了300多個基因的表現，裏面206個是確立是和建立突觸(synapses)相關。這個合理，因為記憶的形成就在prefrontal cortex及hippocampus，當強力刺激一來，此處成立新的神經鏈結非常合理；而且，後續的實驗証明，被調控的基因它們的RNA在電擊10分鐘後就上升了。(這也好說，免得10分鐘後忘了再被電一次)
看個恐怖片，等於腦子做放療? Are you kidding me?
所以這告訴我們什麼宇宙的奧秘? 富貴險中求? 凡事殺不死你的，都會讓你更強? 其實都對。不論是運動員練大肌肌，或是大腦建立學習的新迴路，看來都是先有一段可控制的破壞期，再修復成更強的肌肉，更綿密的神經連結。但這個「可控制的」學問就很大，如果一個人BRCA1/BRCA2等修補DSB的基因功能差，那壓力學習法，可能造成他腦細胞提早陣亡，早早就阿達阿達。我們常聽到早期職業球員，或日本式的練法，每天跑，每天練，殺豬公式的苦練法；但怎麼打，反而比不上大聯盟，科學式的，上太空式的練法，其實都是同一件事。
好喔，等到alpha fold 2.0 3.0 4.0, 我們也許可對BRCA1/BRCA2的各個變異點，開始評估他們修補DSB的功能高低，我們就可以因材施教，哪些人可以用壓力學習法，哪些人該用快樂學法。
更進一步的佐証來自於glia cell(astrocytes)，astrocytes(星狀膠質細胞)以前被認為是旁觀者，現在証明在記憶形成過程也扮演角色。小鼠腳被電擊後astrocytes產生DSB的地方，和腎上腺皮質素接受器有關。科學家用腎上腺皮質素給予astrocytes，發現DSB發生率上升。整個故事越發清楚，當一件人類認知會天翻地覆的大事發生時，腎上腺皮質素分泌，不但會如傳統的認知，讓人瞳孔縮小，心跳加速，血壓上升，血糖釋出；它也到了大腦裏，打斷你的DNA，讓你刻骨銘心地記住這個經驗，迅速建立記憶。這個個體，將受惠於這個記憶，趨吉避兇…或是…庸俗一點…讓學生記得下次再看到題目這麼問的時候，答案是哪個。但，花的代價是打斷你的DNA，哇，反核人士應該要連署，要愛的教育呀!!
關於蔡立慧院士宣導的觀念，最近還有一個和14%台灣人有關的事情，下回分曉!
參考資料
小鼠電擊後半小時大腦DSB定位的實驗 https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0249691
蔡院士的部落格 https://tsailaboratory.mit.edu/category/li-hue-tsai/
通俗版的部落格文章https://bigthink.com/mind-brain/memory-dna
