Intranet Areál web

Fyziologický ústav AV ČR

Špičková věda pro zdraví

Molekulármí a in vivo zobrazování, časné geny, neurogeneze, transgeneze


Vizualizaci exprese časných genů (IEG) využíváme k mapování neuronální aktivity.

Exprese časných genů (IEG) v neuronech následuje po jejich strukturované aktivitě a je součástí molekulární kaskády vedoucí od neuronální aktivity k synaptické plasticitě. Využívá se k mapování neuronální aktivity, ale je spíše měřítkem vyvolané synaptické plasticity. Arc/Homer1a catFISH je technika využívající RNA exprese Arc a Homer1a k mapování neuronální aktivace během dvou různých behaviorálních epizod a umožňuje tak srovnat vliv změny prostředí na změny v neuronální aktivitě.

Např. podobnost populací aktivovaných neuronů je vyšší při expozici stejnému prostředí (A-A), než při expozici různým prostředím (A-B). Naše studie ukázala, že tato kontextuální specificita je narušena po systémovém podání psychotomimetika dizocilpinu (MK-801, 0.15 mg/kg), zatímco nižší dávka (0.10 mg/kg) neměla na kontextuální specificitu vliv. Zatímco obě dávky snížily celkovou míru IEG exprese, pouze vyšší dávka zvýšila podobnost (similarity) mezi populacemi neuronů exprimujících IEGs po exploraci dvou různých prostředí A (kruhová aréna) a B (čtvercový open-field). V behaviorální studii dizocilpine v dávce 0.15 mg/kg, ale ne 0.10 mg/kg, narušil koordinaci prostorových informací na rotující aréně za přítomnosti irelevantních informací.

 

 

Obrázek 1. Fluorescenční in situ hybridizace z dorzálního CA1. Purpurově jsou zobrazena místra trasnkripce Arc a zeleně Homer 1a. Jádra jsou barvena DAPI.

 

 

Obrázek 2. Detail z obr. 1.  Jádra pyramidových buněk mají odlišnou velikost, strukturu i intenzitu DAPI barvení. Je možné rozlišit 4 kategorie neuronů (jader): negativní (-), Homer1a+, Arc+ a double+ 

 

 

Obrázek 3. Vyšší dávka MK-801 zvýšila podobnost mezi populacemi CA1 neuronů exprimujících časné geny Arc a Homer 1a v různých prostředích A a B a eliminovala tak kontextuální specificitu této exprese. Index podobnosti (similarity score) je definován jako podíl rodílu diff(E1E2) mezi pozorovaným (Arc&Homer1a)+ a předpokládaným (náhodným) překryvem p(E1E2) obou aktivních populací a rozdílu mezi menší populací (Arc+ nebo Homer 1a+) a jejich předpokládaného (náhodného) překryvu p(E1E2)  (similarity score) = diff(E1E2)/(least epoch - p(E1E2), kde E1 a E2 jsou podíly Homer 1a+ Arc+ pozitivních neuronů, p(E1E2) je jejich součin E1*E2,.

 

 

Obrázek 4. Vyšší dávka MK-801 rovněž narušila prostorovou koordinaci na rotující aréně za přítomnosti irelevantních informací.

 

Zvýšená podobnost hipokampálních reprezentací může být obrazem zvýšené koaktivity dříve dříve nezávislých neuronů resp. jejich (sub)populací - tzv. hypersynchronie (Fenton, 2009). Výsledný pokles kontextuální specificity hipokampových reprezentací může být zodpovědný za psychotickou kognitivní dezorganizaci.