Ritme sirkadian mengatur kapan organisme merasa terjaga atau mengantuk, dan inti dari pengaturan ini ada pada nukleus suprachiasmatik (SCN), pacemaker sirkadian pusat yang berisi ribuan neuron yang harus berkoordinasi. Kelompok peneliti interdisipliner di Washington University di St. Louis mengembangkan metode komputasi baru bernama MITE (Mutual Information and Transfer Entropy), yang mereka bacakan "mighty", untuk memetakan dan menganalisis komunikasi antar sel di SCN. Hasil riset mereka diterbitkan di Proceedings of the National Academy of Sciences.
Menggunakan rekaman ekspresi gen dengan resolusi seluler selama berminggu-minggu, tim yang dipimpin Profesor Erik Herzog dan ilmuwan riset KL Nikhil merekonstruksi lebih dari 25 juta koneksi antar lebih dari 8.000 sel dari 17 tikus, dengan akurasi lebih dari 95%. Peta jaringan tersebut menunjukkan bahwa meskipun SCN tikus memiliki sekitar 20.000 neuron, hanya sebagian kecil sel yang sangat berkoneksi memegang peran kunci untuk sinkroni. Para peneliti mengelompokkan sel ke dalam lima tipe fungsional berdasarkan pola konektivitas, dan menjelaskan beberapa peran: sel hub berkoneksi sangat tinggi dan termasuk sejumlah neuron yang mengekspresikan VIP yang menyiarkan sinyal sinkroni; sel jembatan merelay sinyal dari hub ke bagian lain; dan sel penerima mengumpulkan sinyal dan kemungkinan meneruskan informasi waktu ke tubuh.
Fungsi jaringan diuji dengan model komputasional: ketika simulasi menghilangkan neuron hub saja, sinkroni seluruh jaringan runtuh, yang menguatkan peran krusial sel hub dalam penentuan waktu di SCN. Langkah selanjutnya adalah menentukan secara rinci bagaimana sel hub memberi pengaruh dan apakah intervensi yang ditargetkan dapat menyesuaikan waktu SCN. Alat ini membuka kemungkinan strategi untuk menyelaraskan kembali jam biologis, dengan potensi manfaat bagi pekerja shift, orang dengan gangguan afektif musiman, dan mereka yang mengalami masalah sirkadian lainnya.
- Metode: MITE (Mutual Information and Transfer Entropy).
- Data: rekaman gen tingkat sel selama berminggu-minggu.
- Hasil utama: peran kritis sel hub untuk sinkroni.
Kata-kata sulit
- sirkadian — berkaitan dengan ritme biologis sekitar 24 jam
- nukleus — struktur pusat sel atau jaringan yang mengatur fungsi
- interdisipliner — melibatkan beberapa bidang ilmu atau disiplin berbeda
- merekonstruksi — membangun kembali data atau struktur dari pengamatan
- konektivitas — pola hubungan atau sambungan antar elemen jaringan
- sinkroni — keadaan ketika beberapa bagian berfungsi bersama waktu sama
- hub — sel dengan banyak sambungan penting dalam jaringan
Tips: arahkan kursor, fokus, atau ketuk kata yang disorot di dalam teks untuk melihat definisi singkat sambil membaca atau mendengarkan.
Pertanyaan diskusi
- Bagaimana menurut Anda intervensi yang menarget sel hub bisa membantu pekerja shift? Berikan alasan singkat.
- Apa keuntungan dan risiko memodifikasi waktu SCN dengan metode komputasi atau intervensi seluler?
- Bagaimana peta konektivitas seluler dapat membantu penelitian lain di bidang neurobiologi atau pengobatan?
Artikel terkait
Rambut sebagai catatan paparan bahan kimia
Penelitian dari University of Texas at Austin menunjukkan rambut dapat merekam paparan bahan kimia selama hari, minggu, dan bulan. Metode pemanasan helai rambut dan spektrometer massa membantu merekonstruksi garis waktu paparan yang darah atau urin tidak tangkap.
Connie Nshemereirwe: Sains, Pendidikan, dan Kolaborasi di Afrika
Connie Nshemereirwe, spesialis pengukuran pendidikan dan mantan insinyur, mengajak penelitian di Afrika tumbuh dari akar rumput dan memperkuat hubungan antarilmuwan di global Selatan. Ia juga membahas komunikasi sains dan dampak penutupan sekolah selama pandemi.