Para peneliti menggabungkan protokol laboratorium untuk memberi tanda pada sel yang aktif dengan analisis matematis dan komputasi untuk melacak neuron dan jaringan otak dari waktu ke waktu. Penelitian pada model tikus ini dipublikasikan di PLOS Biology dan dikerjakan oleh tim yang membagi tugas antarnegara: matematika dan komputasi dikembangkan oleh tim University of Michigan, sedangkan alat eksperimen disiapkan oleh kelompok di Jepang dan Swiss.
Kelompok Jepang, yang dipimpin oleh Hiroki Ueda di RIKEN, menggunakan mikroskopi lembar cahaya untuk membuat citra 3D otak tikus. Metode penandaan genetik membuat neuron yang aktif bersinar, sehingga peneliti dapat melihat kapan dan di mana sel itu aktif. Analisis menunjukkan pergeseran aktivitas yang konsisten sepanjang siklus harian: ketika tikus bangun, aktivitas cenderung dimulai di lapisan dalam (subkortikal) dan kemudian pusat aktivitas bergerak ke arah korteks di permukaan otak.
Studi ini sebagian dimotivasi oleh keinginan memahami kelelahan. Daniel Forger, penulis senior dari University of Michigan, berharap dapat mengembangkan tanda khas untuk menunjukkan kapan seseorang sangat lelah, sehingga membantu menilai kesiapan untuk tugas berisiko seperti menerbangkan pesawat atau operasi bedah. Konstantinos Kompotis dari University of Zurich mencatat bahwa perilaku muncul dari banyak elemen yang saling berinteraksi di seluruh otak, bukan dari satu gen atau struktur tunggal.
Walau metode pemindaian eksperimental tidak dapat dipakai langsung pada manusia, para penulis menekankan bahwa pendekatan komputasional bersifat umum. Rekan penulis Guanhua Sun menyatakan bahwa matematikanya sederhana dan dapat disesuaikan dengan data manusia yang lebih kasar dari EEG, PET, atau MRI, serta dengan model hewan lain yang dipakai untuk mempelajari penyakit seperti Alzheimer dan Parkinson. Kompotis juga sudah bekerja dengan mitra industri untuk menguji bagaimana terapi memengaruhi aktivitas otak. Tim mendedikasikan penelitian ini untuk Steven Brown, penulis senior yang meninggal dalam kecelakaan pesawat.
- Dana penelitian: US National Science Foundation
- US Army Research Office
- Human Frontier Science Program
Kata-kata sulit
- protokol — urutan langkah kerja di laboratoriumprotokol laboratorium
- komputasi — pemrosesan data dengan komputer
- penandaan genetik — menandai sel aktif dengan perubahan genetik
- subkortikal — bagian otak di bawah permukaan korteks
- korteks — lapisan luar otak yang di permukaan
- kelelahan — keadaan sangat lelah atau kurang tenaga
Tips: arahkan kursor, fokus, atau ketuk kata yang disorot di dalam teks untuk melihat definisi singkat sambil membaca atau mendengarkan.
Pertanyaan diskusi
- Apa keuntungan dan keterbatasan menggunakan pendekatan komputasional untuk menerjemahkan hasil penelitian hewan ke data manusia?
- Bagaimana penanda aktivitas otak untuk kelelahan bisa memengaruhi keselamatan kerja di profesi berisiko? Berikan contoh.
- Menurut Anda, tantangan etis atau teknis apa yang muncul jika teknik penandaan genetik yang dipakai pada tikus ingin dikembangkan untuk manusia?
Artikel terkait
Tungku Pengasapan Modern Kurangi Kerugian Ikan di Danau Malawi
Peneliti mengembangkan tungku pengasapan tertutup untuk pengolah ikan di Danau Malawi. Tungku ini memakai lebih sedikit kayu, mempercepat pengasapan, dan dirancang untuk mengurangi kerugian pasca-panen serta membantu pengolah.
Fosil Kaki Burtele Ungkap Australopithecus deyiremeda Hidup Bersama Lucy
Tulisan ini melaporkan bahwa tulang kaki yang ditemukan pada 2009 di Afar Rift kini dikaitkan dengan Australopithecus deyiremeda berusia 3,4 juta tahun. Analisis bentuk kaki dan isotop menunjukkan perbedaan anatomi dan pola makan dibandingkan Lucy.
NeuroBridge: Alat untuk Memahami Cara Bicara Orang Autis
Peneliti Tufts mengembangkan NeuroBridge untuk membantu orang non-autis memahami preferensi komunikasi orang autis. Alat ini memberikan skenario dan pilihan respons agar pengguna belajar menyesuaikan nada, kejernihan, dan kata saat bicara.