Los investigadores desarrollan la nueva aproximación para estudiar la actividad experiencia-impulsada de los factores de la transcripción

Nuestros cerebros tienen una destreza notable para la adaptabilidad. Cada día las conexiones neuronales dentro son constante cambio, moldeado por lo que experimentamos en nuestras vidas de cada día. Las memorias que hacemos, información aprendida y las habilidades tomamos la chispa este proceso dinámico, causando la duración cambiamos a los circuitos neuronales. Como dice el refrán, la experiencia es el mejor profesor y no podría ser más verdad para nuestros cerebros.

Junto con el aprendizaje y la memoria, las experiencias sensoriales tales como escuchar la música o apreciación de una visión imponente también tienen un efecto similar sobre el cerebro. La información sensorial entrante activa las neuronas en la corteza, causando modificaciones a largo plazo al conjunto de circuitos dependiendo de lo que experimentamos. Este proceso llamado plasticidad relacionada de la experiencia, es parte de la razón por la que nuestros cerebros desarrollan diverso debido a las experiencias individuales únicas de la vida.

¿Pero cómo nuestros cerebros convierten actividad neuronal relativamente corta en los cambios a largo plazo impulsados por nuestras experiencias sensoriales? La llave miente en las proteínas especializadas llamadas los factores actividad-relacionados de la transcripción. Respondiendo a la actividad neuronal, estos factores activan genes dentro de la célula que ayuda a traducir la transmisión de señales entrante rápida al más lento, durando cambian. A pesar de la importancia de la transcripción relacionada de la actividad a la plasticidad del revelado y del largo plazo en el cerebro es evidente, era imposible vigila directamente actividad de los factores de la transcripción. Esto debía principal a la falta de herramientas disponibles estudiar la acción recíproca entre la actividad y la activación neuronales del factor de la transcripción que ocurre en un cerebro intacto, vivo.

En un estudio recientemente publicado en neurona, los científicos en el laboratorio de Yasuda en el instituto de Max Planck la Florida para la neurología (MPFI) han diseñado y los biosensores nuevos desarrollados que permiten el estudio simultáneo de la dinámica neuronal evocada sensorial del factor de la actividad y de la transcripción. Acoplando las técnicas especializadas de la proyección de imagen del calcio de 2 fotones con la proyección de imagen del curso de la vida de la fluorescencia de 2 fotones (2pFLIM), los científicos tendrán por primera vez nunca la capacidad única de investigar cómo la transcripción descompone en factores la función en un cerebro vivo con la resolución unicelular.

La actividad del factor de la transcripción en el cerebro es una no estática, sino bastante un proceso muy dinámico que puede ocurrir por orden de horas a los días después de una experiencia sensorial. Los métodos tradicionales de estudiar estas proteínas implican el congelar del tejido cerebral en un único momento a tiempo. Así pues, mientras que estas aproximaciones pueden informarle si se activa cierto factor o no, no son buenas en la captura de cómo la experiencia da forma actividad del factor de la transcripción en un cierto plazo. Quisimos desarrollar una nueva manera de estudiar cómo este proceso está ocurriendo real en un cerebro vivo y elegimos estudiar CREB debido a su implicación fuerte en plasticidad, el aprendizaje y la memoria.”

El Dr. Tal Laviv, profesor investigador en el laboratorio de Yasuda y autor de cabeza del papel

Los científicos de MPFI comenzaron creando sensible y los biosensores específicos 2pFLIM diseñaron denunciar la actividad directa de la proteína obligatoria del reacción-elemento del campamento o de “CREB” para el cortocircuito. Empaquetando sus sensores nuevamente generados usando una estrategia viral adeno-asociada (AAVs), las personas entonces los expresaron en una población de neuronas dentro de la corteza somáticosensorial de ratones. Los cambios en el ambiente se saben para activar esta región del cerebro y en la reacción, las neuronas dentro modulan las moléculas numerosas de la transmisión de señales incluyendo CREB. Pero poco se sabe sobre la dinámica temporal de la activación de CREB después de un cambio al ambiente. Usando el sensor de 2pFLIM CREB, las personas crónico vigilaron actividad de CREB en la misma población de neuronas mientras que los ratones experimentaron un ambiente enriquecido. El ambiente enriquecido causó un aumento importante en actividad total de CREB. Interesante, cuando los ratones fueron quitados del ambiente enriquecido durante un largo período de tiempo, la actividad de CREB volvió a los niveles normales que indicaban experiencia sensorial como impulsor para la actividad continua.

Después, los científicos de MPFI intentaron desenredar cómo las experiencias sensoriales y la activación neuronal dan forma actividad de CREB en el cerebro vivo. Para hacer así pues, las personas expresaron el sensor de CREB y un sensor de la actividad neuronal (sensor del calcio) en la corteza visual de ratones. Los estudios anteriores han mostrado que cuando los ratones se privan de estímulos visuales y se colocan temporalmente en la cubierta oscura, plasticidad neuronal fueron aumentados de la corteza visual. En el nuevo estudio, las neuronas corticales visuales eran reflejadas en ratones oscuro-alzados durante la presentación del los estímulos visuales. El calcio y las dinámicas de CREB en células eran simultáneamente reflejados por periodos de tiempo prolongados. Los resultados revelaron una regla dinámica de la actividad de CREB en la corteza visual: Los ratones alzados oscuros visualizados dramáticamente aumentaron niveles de CREB visualmente evocado comparado a los ratones criados en luz normal/condiciones oscuras. Además, los niveles de actividad de CREB fueron mantenidos por un período por lo menos de un día en ratones oscuro-alzados. Intrigantamente esta actividad elevada de CREB no era debido a los niveles elevados del calcio dentro de las neuronas individuales, indicando que la experiencia sensorial puede sintonizar fino la sensibilidad de la transcripción relacionada de la actividad en el cerebro vivo.

Esta aproximación única se puede aplicar ampliamente a muchos diversos tipos de factores de la transcripción en el futuro y permitirá una oportunidad sin precedente de desenredar la plasticidad experiencia-relacionada subyacente de la dinámica transcriptiva en el cerebro.

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.