Gerakan terencana sangat penting untuk kehidupan kita sehari-hari, dan seringkali membutuhkan eksekusi yang tertunda. Sebagai anak-anak, kita berdiri berjongkok dan siap tetapi menunggu teriakan "Go!" sebelum berlari dari garis start. Sebagai orang dewasa, kita menunggu sampai lampu lalu lintas berubah menjadi hijau sebelum berbelok. Dalam kedua situasi tersebut, otak telah merencanakan gerakan kita yang tepat tetapi menekan pelaksanaannya hingga isyarat tertentu (misalnya, teriakan "Go!" atau lampu hijau). Sekarang, para ilmuwan telah menemukan jaringan otak yang mengubah rencana menjadi tindakan dalam menanggapi isyarat ini.
Penemuan yang diterbitkan dalam jurnal ilmiah Cell ini merupakan hasil kolaborasi para ilmuwan di Max Planck Florida Institute for Neuroscience, Janelia Research Campus HHMI, Allen Institute for Brain Science, dan lain-lain. Dipimpin oleh penulis pendamping Dr. Hidehiko Inagaki dan Dr. Susu Chen dan penulis senior Dr. Karel Svoboda, para ilmuwan mulai memahami bagaimana isyarat di lingkungan kita dapat memicu gerakan terencana.
"Otak itu seperti orkestra," kata Dr. Inagaki. "Dalam sebuah simfoni, instrumen memainkan nada yang beragam dengan tempo dan timbre yang berbeda. Kumpulan suara ini membentuk frasa musik. Demikian pula, neuron di otak aktif dengan pola dan waktu yang beragam. Kumpulan aktivitas neuron memediasi aspek spesifik dari perilaku kita."
Misalnya, korteks motorik adalah area otak yang mengendalikan gerakan. Pola aktivitas di korteks motorik sangat berbeda antara fase perencanaan dan pelaksanaan gerakan. Transisi antara pola-pola ini sangat penting untuk memicu gerakan. Namun, area otak yang mengendalikan transisi ini tidak diketahui. "Pasti ada area otak yang bertindak sebagai konduktor," jelas Dr. Inagaki. "Area seperti itu memantau isyarat lingkungan dan mengatur aktivitas saraf dari satu pola ke pola lainnya. Konduktor memastikan bahwa rencana diubah menjadi tindakan pada waktu yang tepat."
Untuk mengidentifikasi sirkuit saraf yang berfungsi sebagai konduktor untuk memulai gerakan yang direncanakan, tim secara bersamaan merekam aktivitas ratusan neuron sementara tikus melakukan tugas gerakan yang dipicu isyarat. Dalam tugas ini, tikus dilatih untuk menjilat ke kanan jika kumisnya disentuh atau ke kiri jika kumisnya tidak disentuh. Jika hewan menjilat ke arah yang benar, mereka menerima hadiah. Namun, ada tangkapan. Hewan-hewan itu harus menunda gerakan mereka sampai sebuah nada, atau "go cue", dimainkan. Hanya gerakan yang benar setelah aba-aba go yang akan diberi hadiah. Oleh karena itu, tikus mempertahankan rencana arah yang akan mereka jilat sampai cue dan melakukan jilatan yang direncanakan setelahnya.
Para ilmuwan kemudian mengkorelasikan pola aktivitas saraf yang kompleks dengan tahapan tugas perilaku yang relevan. Para peneliti menemukan aktivitas otak terjadi segera setelah isyarat dan selama peralihan antara perencanaan dan pelaksanaan motorik. Aktivitas otak ini muncul dari sirkuit neuron di otak tengah, talamus, dan korteks.
Untuk menguji apakah sirkuit ini bertindak sebagai konduktor, tim menggunakan optogenetika. Pendekatan ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan sirkuit ini menggunakan cahaya. Mengaktifkan sirkuit ini selama fase perencanaan tugas perilaku mengalihkan aktivitas otak tikus dari perencanaan motorik ke eksekusi dan menyebabkan tikus menjilat. Di sisi lain, mematikan sirkuit saat memainkan cue akan menekan gerakan cue. Tikus tetap dalam tahap perencanaan motorik seolah-olah mereka belum menerima isyarat pergi.
Karya Dr. Inagaki dan rekan-rekannya ini mengidentifikasi sirkuit saraf yang penting untuk memicu gerakan sebagai respons terhadap isyarat lingkungan. Dr. Inagaki menjelaskan bagaimana temuan mereka menunjukkan fitur yang dapat digeneralisasikan dari kendali perilaku. "Kami telah menemukan sirkuit yang dapat mengubah aktivitas korteks motorik dari perencanaan motorik ke eksekusi pada waktu yang tepat. Ini memberi kita wawasan tentang bagaimana otak mengatur aktivitas saraf untuk menghasilkan perilaku yang kompleks. Pekerjaan di masa depan akan fokus pada pemahaman bagaimana sirkuit ini. dan yang lainnya mengatur ulang aktivitas saraf di banyak wilayah otak."
Selain kemajuan mendasar dalam memahami bagaimana fungsi otak, pekerjaan ini memiliki implikasi klinis yang penting. Pada gangguan motorik, seperti penyakit Parkinson, pasien mengalami kesulitan dalam gerakan yang dimulai sendiri, termasuk kesulitan berjalan. Namun, menambahkan isyarat lingkungan untuk memicu gerakan, seperti garis di lantai atau nada pendengaran, dapat secara dramatis meningkatkan mobilitas pasien. Fenomena ini, yang dikenal sebagai kinesia paradoks, menunjukkan bahwa mekanisme yang berbeda di otak direkrut untuk gerakan yang dimulai sendiri dan gerakan yang dipicu oleh isyarat. Menemukan jaringan otak yang terlibat dalam gerakan yang dipicu oleh isyarat, yang relatif terhindar dari penyakit Parkinson, dapat membantu mengoptimalkan pengobatan.
(Materials provided by Max Planck Florida Institute for Neuroscience)
***
Solo, Kamis, 17 Maret 2022. 11:36 am
'salam hangat penih cinta'
Suko Waspodo
antologi puisi suko
image: stock image
0 comments:
Posting Komentar