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活体大脑CREB动态成像感官体验怎样影响转录因子活性 展示给你看!

标签:活体,大脑,动态,成像,感官,体验,怎样,影响,转录  2019-12-28 9:52:48  预览

  

我们的大脑适应性非同平凡。天天,神经元的连接会随着日常生活中所经历的事情而赓续转变。我们所经历的记忆,所学的信息和所掌握的技能激发了这个动态过程,导致神经回路的持续转变。俗话说河南人事考试网首页,经验是最好的先生,这对我们的大脑而言再现实不过了。

除了学习和记忆外,诸如听音乐或浏览绚丽景色之类的感觉体验对大脑也有类似的影响。传入的感觉信息会激活皮层中的神经元,从而根据我们的经历而长期修饰神经回路。这个过程称为经验依靠可塑性,是我们的大脑因为独特的个人生活经历而发育不同的部分缘故原由。

但是,我们的大脑如何将相对较短期的神经元运动转化为能影响/驱动我们感官体验的长期转变?

关键在于一类称为“活性依靠的转录因子”的特定蛋白质。这些因子相应神经元的运动,这些因子激活细胞奥林巴斯显微镜内的基因,帮助将快速进入的旌旗灯号转化为缓慢,持久的转变。尽管运动依靠的转录对大脑发育和长期可塑性具有紧张意义,但无法直接监测这些转录因子的活性。这重要是因为缺乏可用于研究“在完备的活脑中发生的”神经元运动与转录因子激活之间的相互作用的工具。

在最近发表在Neuron上的一项研究中,佛罗里达州马克斯普朗克神经科学研究所(MPFI)Yasuda实验室的科学家设计并开发了新型生物传感器,可以同时研究感觉诱发的神经元活性和转录因子动力学。将双光子(2-photon)钙成像技术与双光子荧光寿命成像(2pFLIM)结合起来,科学家将首次能够以单细胞奥林巴斯显微镜分辨率研究转录因子在活脑中的功能。

Yasuda实验室研究员,重要作者Tal Laviv博士诠释说:“大脑中的转录因子活性不是静态的,而是特别很是动态的过程,可能会在感官体验后的几小时到几天内发生。”“研究这些蛋白质的传统方法必要在单个时刻冻结大脑组织。因此,尽管这些方法可以说明某个因子是否被激活,但它们难以捕获到“经验如何随时间流逝改变转录因子的活性”。我们想开发一种新的方法来研究这个过程在在世的大脑中现实上是如何发生的,选择研究CREB(cAMP应答元件结合蛋白,cAMP response-element binding protein )是因为它与大脑可塑性,学习和记忆方面密切相关。”

MPFI科学家首先构建了灵敏且特异的2pFLIM生物传感器(序列),用于报告cAMP应答元件结合蛋白(简称“ CREB”)的直接活性。研究小组使用腺相关病奥林巴斯显微镜毒(AAV)策略包装复活成的传感器,然后在小鼠体感皮层内的一组神经元中表达生物传感器。

已知环境的转变会激活该大脑区域,并且作为相应,内部的神经元会调节包括CREB在内的浩繁旌旗灯号分子。但是,对于环境转变后CREB激活的时间动态则知之甚少。该团队让小鼠经历雄厚的环境的同时,使用2pFLIM CREB传感器长期监测了统一神经元群体中的CREB活性。雄厚的环境导致CREB总体运动明显增长。风趣的是,当将小鼠从雄厚环境中移出一段较长的时间后,CREB活性恢复到正常水平,这注解感官体验是维持持续活性的驱动力。

接下来,MPFI科学家试图揭示感官体验和神经元激活是如何影响活脑的CREB活性的。为此,研究小组在小鼠的视觉皮层中表达了CREB传感器和神经元运动传感器(钙传感器)。早前的研究注解,当小鼠临时被褫夺视觉刺激并置于阴郁的环境中时,视觉皮层的神经元可塑性进步。在这项新研究中网站开发,给在阴郁中饲养的小鼠以视觉刺激时,视觉皮层神经元被成像记录。单个细胞奥林巴斯显微镜中的钙和CREB动态都同样进行了长时间成像。效果揭示了视觉皮层中CREB活性的动态调节:与正常条件饲养小鼠相比,阴郁条件下饲养的小鼠体现出了视觉诱发的CREB水平明显增长。另外,在阴郁饲养的小鼠中CREB活性水平维持了至少一天的时间。风趣的是,这种CREB活性的进步并不是因为单个神经元内钙水平的升高,这注解感觉经验可以很正确地调节活体大脑中对活性有关的转录的敏感性。

 

这种独特的方法未来可以广泛地应用于很多不同类型的转录因子,并且将提供前所未有的机会来揭示大脑中依靠于经验的可塑性的转录动力学。