在体内研究经验驱动的转录因子活性的新方法

大脑高度适应性。神经元连接是不断变化的，由人们在日常生活中经历的内容造成。新的回忆，学到的信息和新技能引发这种动态过程，导致对神经元电路的持久改变。正如俗话所说，经验是最好的老师，这对脑子来说并不是更真实的。

除了学习和记忆之外，感觉体验如听音乐或欣赏令人惊叹的视图也对大脑产生了类似的影响。传入的感觉信息激活皮质中的神经元，这取决于所经历的电路对电路的长期修改。这一过程称为“经验依赖可塑性”，是由于独特的个人生活经历，大脑发展不同的原因。

但大脑如何将相对较短的神经元活动转换为受感官经验驱动的长期变化？关键在于称为活动依赖的专业蛋白质转录的因素。这些因子对神经元活动作出反应，激活细胞内的基因，将快速传入的信号转化为较慢的、持久的变化。尽管依赖于活性的转录对发育和长期可塑性具有明显的重要性，但以前不可能直接监测转录因子的活性。这主要是由于缺乏可用的工具来研究在一个完整的、活的大脑中发生的神经元活动和转录因子激活之间的相互作用。

在最近发表的研究中神经元Max Planck佛罗里达州神经科学研究所（MPFI）的Yasuda实验室的科学家设计并开发了新的生物传感器，允许同时研究感觉诱发的神经元活动和转录因子动态。耦合双光子钙成像与双光子荧光寿命成像（2pflim）的专用技术，科学家现在有能力研究与单细胞分辨率的活脑中的转录因子如何函数。

“大脑的转录因子活性不是静态，这是一个非常动态的过程这可能发生在感觉体验后的小时数到几天，“亚拉达实验室和领导作者研究员博士博士解释道。”学习这些蛋白质的传统方法涉及单一时刻冷冻脑组织及时。因此，虽然这些方法可以告诉您某个因素是否被激活，但它们并不擅长捕获多余的转录因子活动的经验。我们希望开发一种新的方法来研究这种过程如何在生活大脑中发生如何，我们选择了由于其强烈参与可塑性，学习和记忆而学习Creb。“

MPFI科学家通过创建敏感和特定的2PFLIM生物传感器，旨在报告营地反应元素结合蛋白（CREB）的直接活动。使用adeno相关的病毒策略（aavs）包装他们的新引起的传感器，然后该团队在躯体感应皮层内的神经元群中表达了它们老鼠。众所周知，环境的变化会激活这一大脑区域，作为回应，其中的神经元调节许多信号分子，包括CREB。但我们对改变环境后CREB激活的时间动态知之甚少。使用2pFLIM CREB传感器，研究小组长期监测同样数量的神经元中的CREB活动，而老鼠则经历了一个丰富的环境。丰富的环境导致了CREB活动的显著增加。有趣的是，当老鼠离开富化环境一段时间后，CREB活性又恢复了正常水平，表明感官经验是持续活动的驱动因素。

接下来，MPFI科学家寻求解开感官经验和神经元激活形状CREB活性的CREB活性。为此，团队表示CREB传感器和传感器神经活动(钙传感器)在小鼠视觉皮层。先前的研究表明，当老鼠暂时失去视觉刺激并被置于黑暗的环境中时，视觉皮层的神经元可塑性会增强。在这项新的研究中，在黑暗饲养的小鼠呈现视觉刺激时，对其视觉皮层神经元进行成像。同时对单细胞内钙和CREB动态进行长时间成像。结果揭示了视觉皮层中CREB活性的动态调节:与正常光照/黑暗条件下饲养的小鼠相比，黑暗环境下饲养的小鼠在视觉上诱发的CREB水平显著增加。此外，在黑暗饲养的小鼠中，CREB活动水平至少维持了一天。有趣的是，这种升高的CREB活性并不是由于个别神经元内的钙水平升高，这表明感官体验可以很好地调节活的大脑中依赖活性的转录的敏感性。

这种独特的方法可以广泛地应用于未来许多不同类型的转录因子，并且将允许前所未有的机会解开潜在的经验依赖可塑性的转录动态脑。

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