Os pesquisadores desenvolvem a aproximação nova para estudar a actividade experiência-conduzida de factores da transcrição

Nossos cérebros têm um dom notável para a adaptação. Cada dia as conexões neuronal dentro são constantemente mudar, moldada pelo que nós experimentamos em nossos dia-a-dia. As memórias que nós fazemos, informação aprendida e habilidades nós pegaramos a faísca este processo dinâmico, causando a duração mudamos aos circuitos neuronal. Como diz o ditado, a experiência é o melhor professor e não poderia ser mais verdadeira para nossos cérebros.

Junto com a aprendizagem e a memória, as experiências sensoriais tais como a escuta a canção ou a apreciação de uma vista impressionante igualmente têm um efeito similar no cérebro. A informação sensorial entrante activa os neurônios no córtice, causando alterações a longo prazo aos circuitos segundo o que nós experimentamos. Este processo chamado plasticidade dependente da experiência, é parte da razão pela qual nossos cérebros desenvolvem diferentemente devido às experiências individuais originais da vida.

Mas como nossos cérebros convertem actividade neuronal relativamente curto-durável nas mudanças a longo prazo conduzidas por nossas experiências sensoriais? A chave encontra-se nas proteínas especializadas chamadas factores actividade-dependentes da transcrição. Respondendo à actividade neuronal, estes factores activam genes dentro da pilha que ajuda a traduzir a sinalização entrante rápida em mais lento, durando mudam. Apesar da importância da transcrição dependente da actividade à revelação e da plasticidade a longo prazo no cérebro é evidente, era impossível monitora directamente a actividade dos factores da transcrição. Isto era principalmente devido à falta de ferramentas disponíveis estudar a interacção entre a actividade e a activação neuronal do factor da transcrição que ocorre em um cérebro intacto, vivo.

Em um estudo recentemente publicado no neurônio, os cientistas no laboratório de Yasuda no instituto de Max Planck Florida para a neurociência (MPFI) projectaram e os biosensors novos desenvolvidos que permitem o estudo simultâneo da dinâmica neuronal evocada sensorial do factor da actividade e da transcrição. Acoplando as técnicas especializadas da imagem lactente do cálcio de 2 fotão com imagem lactente da vida da fluorescência de 2 fotão (2pFLIM), os cientistas pela primeira vez nunca terão a capacidade original para investigar como a transcrição fatora a função em um cérebro vivo com única definição da pilha.

A actividade do factor da transcrição no cérebro é uma não estática, mas um pouco um processo muito dinâmico que possa ocorrer na ordem das horas aos dias após uma experiência sensorial. Os métodos tradicionais de estudar estas proteínas envolvem congelar o tecido de cérebro em um único momento a tempo. Assim, quando estas aproximações puderem lhe dizer se um determinado factor está activado ou não, não são boas em capturar como a experiência dá forma à actividade do factor da transcrição ao longo do tempo. Nós quisemos desenvolver uma maneira nova de estudar como este processo está ocorrendo realmente em um cérebro vivo e escolhemos estudar CREB devido a sua participação forte na plasticidade, na aprendizagem e na memória.”

Dr. Tal Laviv, research fellow no laboratório de Yasuda e autor principal do papel

Os cientistas de MPFI começaram criando sensível e os biosensors 2pFLIM específicos projectaram relatar para breve a actividade directa de proteína obrigatória do resposta-elemento do acampamento ou de “CREB”. Empacotando seus sensores recentemente gerados usando uma estratégia viral adeno-associada (AAVs), a equipe expressou-os então em uma população dos neurônios dentro do córtice somatosensory dos ratos. As mudanças no ambiente são sabidas para activar esta região do cérebro e na resposta, os neurônios dentro modulam as moléculas numerosas da sinalização que incluem CREB. Mas pouco é sabido sobre a dinâmica temporal da activação de CREB após uma mudança ao ambiente. Usando o sensor de 2pFLIM CREB, a equipe monitorou crônica a actividade de CREB na mesma população dos neurônios quando os ratos experimentaram um ambiente enriquecido. O ambiente enriquecido causou um aumento significativo na actividade total de CREB. Interessante, quando os ratos foram removidos do ambiente enriquecido por um período de tempo prolongado, a actividade de CREB retornou aos níveis normais que indicam a experiência sensorial como um motorista para a actividade sustentada.

Em seguida, os cientistas de MPFI procuraram desembaraçar como as experiências sensoriais e a activação neuronal dão forma à actividade de CREB no cérebro vivo. Para fazer assim, a equipe expressou o sensor de CREB e um sensor da actividade neuronal (sensor do cálcio) no córtice visual dos ratos. Os estudos precedentes mostraram que quando os ratos temporariamente são privados de estímulos visuais e colocados no alojamento escuro, plasticidade neuronal foram aumentados no córtice visual. No estudo novo, os neurônios corticais visuais eram imaged em ratos escuro-elevados durante a apresentação do estímulos visuais. O cálcio e a dinâmica de CREB em únicas pilhas eram simultaneamente imaged por períodos de tempo prolongados. Os resultados revelaram um regulamento dinâmico da actividade de CREB no córtice visual: Os ratos elevados escuros indicados dramàtica aumentaram níveis de CREB visualmente evocado comparado aos ratos aumentados na luz normal/circunstâncias escuras. Além, os níveis de actividade de CREB foram mantidos por um período pelo menos de um dia em ratos escuro-elevados. Intrigantemente esta actividade elevado de CREB não era devido aos níveis elevados do cálcio dentro dos neurônios individuais, indicando que a experiência sensorial pode finamente ajustar a sensibilidade da transcrição dependente da actividade no cérebro vivo.

Esta aproximação original pode amplamente ser aplicada a muitos tipos diferentes de factores da transcrição no futuro e permitirá uma oportunidade inaudita de desembaraçar a plasticidade experiência-dependente subjacente da dinâmica transcricional no cérebro.

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.