Peneliti Merekam Bagaimana Sel Otak Membuat Memori Baru

Berita Baru, Amerika Serikat – Sebuah tim peneliti dari USC telah memfilmkan sel otak ikan zebra hidup untuk menunjukkan bagaimana otak mereka memproses dan menyimpan ingatan dalam studi terobosan yang dapat menawarkan harapan untuk pengobatan pengidap sindrom PTSD yang baru.

Dilansir dari Dailymail.co.uk, Dengan bantuan mikroskop yang dibuat khusus, para peneliti dapat merekam bagaimana sel-sel otak ikan tersebut yang transparan ketika muda menjadi ‘menyala’ selama percobaan.

Studi tersebut, yang memetakan perubahan di otak, membuat penemuan mengejutkan bahwa membuat ingatan muncul untuk menciptakan sinapsis baru atau koneksi antar neuron atau membuatnya hilang sama sekali. Teori yang diterima secara luas bahwa pembelajaran dan ingatan memperkuat sinapsis tidak jelas.

“Selama 40 tahun terakhir, kebijaksanaan umum adalah bahwa Anda belajar dengan mengubah kekuatan sinapsis tetapi bukan itu yang kami temukan dalam kasus ini,” rekan penulis, direktur Divisi Informatika di Institut Ilmu Informasi USC dan ilmuwan komputer Prof kata Carl Kesselman dalam siaran persnya.

Penulis utama Profesor Don Arnold di University of Southern California menambahkan: “Ini adalah hasil terbaik yang bisa kami dapatkan karena kami melihat perubahan dramatis dalam jumlah sinapsis beberapa menghilang, beberapa membentuk, dan kami melihatnya di bagian yang sangat berbeda dari otak.”

“Dogmanya adalah bahwa sinapsis mengubah kekuatan mereka. Tapi saya terkejut melihat fenomena tarik menarik, dan kami tidak melihat perubahan kekuatan sinapsis.”

Dengan memungkinkan para ilmuwan melacak dan memberi label pada perubahan sinaptik, eksperimen ini dapat membantu menunjukkan bagaimana ingatan terbentuk dan mengapa jenis ingatan tertentu lebih kuat daripada yang lain.

Para peneliti percaya ini dapat menawarkan terobosan untuk pengobatan baru untuk sindrom stres pasca-trauma (PTSD) dan penyakit neurodegeneratif.

Ia menemukan ingatan negatif tampaknya terbentuk di bagian otak yang berbeda dengan sebagian besar ingatan lainnya seperti amigdala, yang bertanggung jawab atas respons emosional termasuk melawan atau melarikan diri.

“Telah diperkirakan bahwa pembentukan memori terutama melibatkan remodeling koneksi sinaptik yang ada sedangkan dalam penelitian ini, kami menemukan pembentukan dan penghapusan sinapsis, tetapi kami hanya melihat perubahan kecil dan acak dalam kekuatan sinaptik dari sinapsis yang ada,” Arnold menjelaskan.

“Ini mungkin karena penelitian ini berkonsentrasi pada ingatan asosiatif, yang jauh lebih kuat daripada ingatan lain dan terbentuk di tempat yang berbeda di otak, amigdala, versus hippocampus untuk sebagian besar ingatan lainnya. Ini mungkin suatu hari nanti memiliki relevansi untuk PTSD, yang dianggap dimediasi oleh pembentukan ingatan asosiatif.”

Studi ini menggunakan ikan zebra karena otak mereka mirip dengan manusia, baik pada tingkat genetik dan seluler, tetapi ikan muda transparan memungkinkan tampilan otak hidup mereka yang tidak berubah.

“Probe kami dapat memberi label sinapsis di otak yang hidup tanpa mengubah struktur atau fungsinya, yang tidak mungkin dilakukan dengan alat sebelumnya,” kata Profesor Arnold.

Dengan menggunakan mikroskop canggih baru, yang ditemukan di USC, mereka dapat mempelajari otak ikan dari waktu ke waktu dan membandingkan sinapsis dan perubahan sinaptik di otak yang sama,menjadi sebuah ‘terobosan di bidang ilmu saraf’.

“Mikroskop yang kami buat dirancang untuk memecahkan tantangan pencitraan ini dan mengekstrak pengetahuan yang kami butuhkan,” rekan penulis Prof. Scott Fraser menambahkan.

“Terkadang, Anda mencoba untuk mendapatkan gambar yang spektakuler sehingga Anda membunuh apa yang Anda lihat. Untuk eksperimen ini, kami harus menemukan keseimbangan yang tepat antara mendapatkan gambar yang cukup bagus untuk mendapatkan jawaban, tetapi tidak begitu spektakuler sehingga kami akan membunuh ikan dengan foton.”

Eksperimen sebelumnya telah dilakukan pada spesimen mati sementara eksperimen ini berarti mereka memiliki ratusan gambar aktivitas saraf ikan yang sama.

“Ini adalah pencitraan ninja, kami menyelinap masuk tanpa diketahui,” kata Fraser.

Selama enam tahun penelitian mereka, Fraser, Arnold dan Kesselman, melatih ikan zebra untuk mengasosiasikan cahaya yang menyala dengan sensasi tidak menyenangkan dari laser inframerah yang memanaskan kepala mereka.

Ikan, yang DNA-nya diubah sehingga sinapsisnya dapat ditandai dengan protein fluoresen yang bersinar saat dipindai oleh laser, akan berusaha menghindari laser dengan berenang menjauh.

Ikan yang mengingat asosiasi akan mengibaskan ekornya ketika lampu menyala, bahkan tanpa laser.

Lima jam setelah paparan awal laser, para peneliti mengukur perubahan dramatis pada sinapsis dan fungsi saraf hewan tersebut.

Hasilnya dianalisis dalam kelompok yang dipimpin oleh Kesselman yang mengembangkan algoritma baru untuk memantau perubahan pola sinaptik.