I ricercatori sviluppano il nuovo approccio per lo studio dell'attività guidata da esperienza dei fattori di trascrizione

I nostri cervelli hanno un'abilità notevole per l'adattabilità. Ogni giorno le connessioni di un neurone dentro sono costantemente cambiare, modellato da cui sperimentiamo nelle nostre vite quotidiane. Le memorie che facciamo, informazioni imparate ed abilità prendiamo la scintilla questo trattamento dinamico, causante durare cambiamo ai circuiti di un neurone. Come dice il proverbio, l'esperienza è il migliore insegnante e non potrebbe essere più vera per i nostri cervelli.

Con l'apprendimento e la memoria, le esperienze sensitive come ascoltare la musica o apprezzamento della visualizzazione sbalorditiva egualmente hanno un simile effetto sul cervello. Le informazioni sensitive ricevute attivano i neuroni nella corteccia, causante le modifiche a lungo termine ai circuiti secondo cui sperimentiamo. Questo trattamento chiamato plasticità dipendente di esperienza, fa parte della ragione per la quale i nostri cervelli sviluppano diversamente dovuto le diverse esperienze uniche di vita.

Ma come i nostri cervelli convertono l'attività di un neurone relativamente di breve durata in cambiamenti a lungo termine determinati dalle nostre esperienze sensitive? Il tasto si trova in proteine specializzate chiamate fattori di trascrizione attività-dipendenti. Rispondendo all'attività di un neurone, questi fattori attivano i geni all'interno della cella che contribuisce a tradurre la segnalazione ricevuta rapida in più lento, durando cambia. Malgrado l'importanza della trascrizione dipendente di attività allo sviluppo e della plasticità a lungo termine nel cervello è evidente, era impossibile direttamente riflette l'attività di fattori di trascrizione. Ciò era pricipalmente dovuto la mancanza di strumenti disponibili studiare l'interazione fra attività e l'attivazione di un neurone di fattore di trascrizione che si presenta in un cervello intatto e vivente.

In uno studio recentemente pubblicato in neurone, gli scienziati nel laboratorio di Yasuda all'istituto di Max Planck Florida per la neuroscienza (MPFI) hanno progettato e biosensori novelli sviluppati che permettono lo studio simultaneo sia sulla dinamica di un neurone evocata sensitiva di fattore di trascrizione che di attività. Coppia le tecniche specializzate di rappresentazione del calcio di 2 fotoni con la rappresentazione di vita della fluorescenza di 2 fotoni (2pFLIM), gli scienziati per la prima volta avranno mai la capacità unica di studiare come i fattori di trascrizione funzionano in un cervello vivente con risoluzione unicellulare.

L'attività di fattore di trascrizione nel cervello è un'elettricità statica non, ma piuttosto un trattamento molto dinamico che può accadere sull'ordine delle ore ai giorni dopo un'esperienza sensitiva. I metodi tradizionali di studio delle queste proteine comprendono congelare il tessuto cerebrale ad un singolo momento nel tempo. Così, mentre questi approcci possono dirgli se un determinato fattore è attivato o non, non sono buoni a catturare come attività di fattore di trascrizione di forme di esperienza col passare del tempo. Abbiamo voluto sviluppare un nuovo modo studiare come questo trattamento realmente sta presentandosi in un cervello vivente ed abbiamo scelto di studiare CREB dovuto la sua forte partecipazione alla plasticità, all'apprendimento ed alla memoria.„

Dott. Tal Laviv, ricercatore nel laboratorio di Yasuda ed autore principale del documento

Gli scienziati di MPFI hanno cominciato creando sensibile ed i biosensori specifici 2pFLIM hanno progettato per riferire l'attività diretta della proteina obbligatoria dell'risposta-elemento del campo o “di CREB„ in breve. Imballando i loro sensori recentemente generati facendo uso di una strategia virale adeno-associata (AAVs), il gruppo poi li ha espressi in una popolazione dei neuroni all'interno della corteccia somatosensory dei mouse. I cambiamenti nell'ambiente sono conosciuti per attivare questa regione del cervello e nella risposta, i neuroni dentro modulano le numerose molecole di segnalazione compreso CREB. Ma piccolo è conosciuto circa la dinamica temporale dell'attivazione di CREB dopo un cambiamento all'ambiente. Facendo uso del sensore di 2pFLIM CREB, il gruppo cronicamente ha riflesso l'attività di CREB nella stessa popolazione dei neuroni mentre i mouse hanno avvertito un ambiente arricchito. L'ambiente arricchito ha causato un importante crescita nell'attività globale di CREB. Interessante, quando i mouse sono stati eliminati dall'ambiente arricchito per un periodo esteso, l'attività di CREB ha ritornato ai livelli normali che indicano l'esperienza sensitiva come driver per l'attività continua.

Dopo, gli scienziati di MPFI hanno cercato di disfare come le esperienze sensitive e l'attivazione di un neurone modellano l'attività di CREB nel cervello vivente. Per agire in tal modo, il gruppo ha espresso il sensore di CREB e un sensore di attività di un neurone (sensore del calcio) nella corteccia visiva dei mouse. Gli studi precedenti hanno indicato che quando i mouse temporaneamente sono privati degli stimoli visivi e sono collocati in alloggio scuro, plasticità di un neurone sono stati aumentati di corteccia visiva. Nel nuovo studio, i neuroni corticali visivi erano imaged in mouse scuro-elevati durante la presentazione dell'stimoli visivi. Sia il calcio che la dinamica di CREB in unicellulari erano simultaneamente imaged per i periodi prolungati. I risultati hanno rivelato un regolamento dinamico di attività di CREB nella corteccia visiva: I mouse elevati scuri video drammaticamente hanno aumentato i livelli di CREB visivamente evocato confrontato ai mouse sollevati all'indicatore luminoso normale/circostanze scure. Inoltre, i livelli di radioattività di CREB sono stati mantenuti per un periodo almeno di un giorno in mouse scuro-elevati. Intrigante questa attività elevata di CREB non era dovuto i livelli elevati del calcio all'interno di diversi neuroni, indicanti che l'esperienza sensitiva può sintonizzare con precisione la sensibilità della trascrizione dipendente di attività nel cervello vivente.

Questo approccio unico può applicarsi largamente a molti tipi differenti di fattori di trascrizione in futuro e permetterà un'opportunità senza precedenti di disfare la plasticità esperienza-dipendente di fondo di dinamica trascrizionale nel cervello.

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.