Les chercheurs développent l'approche neuve pour étudier l'activité motivée par l'expérience des facteurs de transcription

Nos cerveaux ont un talent remarquable pour l'adaptabilité. Chaque jour les liens neuronaux en dedans sont continuellement changement, moulé par ce que nous remarquons en nos vies quotidiennes. Les souvenirs que nous effectuons, l'information apprise et des qualifications nous captons l'étincelle ce procédé dynamique, entraînant durer change en les circuits neuronaux. Comme dit le proverbe, l'expérience est le meilleur professeur et elle ne pourrait pas être plus vraie pour nos cerveaux.

Avec apprendre et mémoire, les expériences sensorielles telles qu'écouter la musique ou apprécier une vue renversante exercent également un effet similaire sur le cerveau. L'information sensorielle entrante active des neurones dans le cortex, entraînant des modifications à long terme aux circuits selon ce que nous remarquons. Cette plasticité dépendante d'une expérience appelée de processus, fait partie de la raison pour laquelle nos cerveaux développent différemment en raison de seules différentes expériences de durée.

Mais comment nos cerveaux convertissent-ils l'activité neuronale relativement brève en modifications à long terme pilotées par nos expériences sensorielles ? La clavette se situe dans des facteurs activité-dépendants appelés de transcription de protéines spécialisées. Répondant à l'activité neuronale, ces facteurs activent des gènes dans la cellule aidant à traduire la signalisation entrante rapide en plus lent, durant change. En dépit de l'importance de la transcription dépendante d'activité au développement et de la plasticité à long terme dans le cerveau est évidente, elle était impossible surveillent directement l'activité de facteurs de transcription. Ce devait principalement du manque d'outils procurables étudier l'interaction entre l'activité et l'activation neuronales de facteur de transcription qui se produit dans un cerveau intact et vivant.

Dans une étude récent publiée dans le neurone, les scientifiques dans le laboratoire de Yasuda à l'institut de Max Planck la Floride pour la neurologie (MPFI) ont conçu et les biocapteurs nouveaux développés qui permettent l'étude simultanée de l'activité neuronale évoquée sensorielle et de la dynamique de facteur de transcription. Accouplant les techniques spécialisées de la représentation de calcium de 2 photons avec la représentation de vie de fluorescence de 2 photons (2pFLIM), les scientifiques pour la première fois jamais auront la seule capacité de vérifier comment la transcription factorise le fonctionnement dans un cerveau vivant avec la définition unicellulaire.

L'activité de facteur de transcription dans le cerveau n'est pas une charge statique, mais plutôt un procédé très dynamique qui peut se produire sur l'ordre des heures aux jours après une expérience sensorielle. Les méthodes traditionnelles d'étudier ces protéines concernent geler le tissu cérébral à un seul instant. Ainsi, alors que ces approches peuvent t'indiquer si un certain facteur est activé ou pas, elles ne sont pas bonnes pour capter comment l'expérience forme l'activité de facteur de transcription au fil du temps. Nous avons voulu développer une voie neuve d'étudier comment ce procédé se produit réellement dans un cerveau vivant et avons choisi d'étudier CREB dû à sa participation intense la plasticité, en apprenant et la mémoire. »

M. Tal Laviv, chargé de recherches dans le laboratoire de Yasuda et principal auteur du papier

Les scientifiques de MPFI ont commencé par produire sensible et les biocapteurs 2pFLIM spécifiques ont conçu pour enregistrer l'activité directe de la protéine obligatoire d'élément de réponse de camp ou du « CREB » pour faire court. Empaquetant leurs détecteurs neuf produits utilisant une stratégie virale adeno-associée (AAVs), l'équipe les a alors exprimés en population des neurones dans le cortex somatosensoriel des souris. Des changements de l'environnement sont connus pour activer cette région du cerveau et dans la réaction, les neurones en dedans modulent de nombreuses molécules de signalisation comprenant CREB. Mais peu est connu au sujet de la dynamique temporelle de l'activation de CREB après une modification à l'environnement. Utilisant le détecteur de 2pFLIM CREB, l'équipe a continuel surveillé l'activité de CREB dans la même population des neurones tandis que les souris remarquaient un environnement enrichi. L'environnement enrichi a entraîné une augmentation significative dans l'activité générale de CREB. Intéressant, quand des souris ont été retirées de l'environnement enrichi pendant un laps de temps étendu, l'activité de CREB est revenue aux niveaux normaux indiquant une expérience sensorielle comme gestionnaire pour l'activité supportée.

Ensuite, les scientifiques de MPFI ont recherché à se démêler comment les expériences sensorielles et l'activation neuronale forment l'activité de CREB dans le cerveau vivant. Pour faire ainsi, l'équipe a exprimé le détecteur de CREB et un détecteur d'activité neuronale (détecteur de calcium) dans le cortex visuel des souris. Les études précédentes ont prouvé que quand des souris sont temporairement privées des stimulus visuels et mises dans le boîtier foncé, plasticité neuronale ont été augmentées dans le cortex visuel. Dans l'étude neuve, les neurones corticaux visuels étaient imagés chez les souris foncé-élevées pendant l'exposé de l'les stimulus visuels. Le calcium et la dynamique de CREB dans les cellules étaient simultanément imagés pendant des laps de temps prolongés. Les résultats ont indiqué un règlement dynamique d'activité de CREB dans le cortex visuel : Les souris élevées foncées manifestées spectaculaire ont augmenté des niveaux de CREB visuellement évoqué comparé aux souris élevées dans la lumière normale/conditions foncées. De plus, des niveaux d'activité de CREB ont été mis à jour pendant une période au moins d'un jour chez les souris foncé-élevées. Intrigant cette activité élevée de CREB n'était pas due aux taux de calcium élevés dans différents neurones, indiquant qu'une expérience sensorielle peut finement ajuster la sensibilité de la transcription dépendante d'activité dans le cerveau vivant.

Cette seule approche peut être grand appliquée à beaucoup de différents types de facteurs de transcription à l'avenir et permettra une chance inouïe de se démêler la plasticité expérience-dépendante fondamentale de dynamique transcriptionnelle dans le cerveau.

Source:
Journal reference:

Laviv, T., et al. (2019) In Vivo Imaging of the Coupling between Neuronal and CREB Activity in the Mouse Brain. Neuron. doi.org/10.1016/j.neuron.2019.11.028.