Diposting Senin, 11 April 2011 jam 11:27 am oleh Gun HS

Pemetaan Otak: Teknik Baru untuk Mengurai Kompleksitas Otak

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Senin, 11 April 2011 -


Para ilmuwan telah bergerak selangkah lebih dekat untuk mampu mengembangkan model komputer dari otak setelah mengembangkan untuk pertama kalinya teknik memetakan koneksi maupun fungsi sel-sel saraf di otak secara bersamaan.

Sebuah wilayah baru penelitian yang muncul dalam ilmu saraf dikenal sebagai ‘connectomics’. Berparalel dengan genomik, yang memetakan pembentukan genetik kita, connectomics bertujuan untuk memetakan koneksi-koneksi otak (dikenal sebagai ‘sinapsis’). Dengan memetakan koneksi-koneksi ini – dan bagaimana informasi mengalir melalui sirkuit otak – para ilmuwan berharap dapat memahami bagaimana persepsi, sensasi dan pikiran dihasilkan di dalam otak dan bagaimana fungsi-fungsi ini menjadi rusak dalam penyakit seperti skizofrenia, Alzheimer dan stroke.

Bagaimanapun juga, pemetaan koneksi otak bukanlah hal yang sepele: diperkirakan akan terdapat seratus miliar sel saraf (‘neuron’) di dalam otak, masing-masing terhubung ke ribuan sel saraf lainnya – menjadikan perkiraan sekitar 150 milyar sinapsis. Dr Tom Mrsic-Flogel, dari Wellcome Trust Research Career Development Fellow di UCL (University College London), telah memimpin tim peneliti untuk berusaha memahami kompleksitas ini.

“Bagaimana kami mengetahui cara kerja sirkuit saraf otak?” ia bertanya. “Pertama-tama kami perlu memahami fungsi masing-masing neuron dan mengetahui sel-sel otak mana yang berkoneksi dengan mereka. Jika kami dapat menemukan cara pemetaan koneksi di antara fungsi sel-sel saraf tertentu, kami kemudian akan berada dalam posisi untuk mulai mengembangkan model komputer yang menjelaskan bagaimana dinamika kompleks dari jaringan saraf menghasilkan pikiran, sensasi dan gerakan.”

Sel-sel saraf di berbagai wilayah otak melakukan fungsi yang berbeda. Dr Mrsic-Flogel beserta para koleganya berfokus pada korteks visual, yang memproses informasi dari mata. Sebagai contoh, beberapa neuron pada bagian otak mengkhususkan diri dalam mendeteksi tepi dalam gambar, beberapanya akan mengaktifkan deteksi tepi horisontal, sedangkan yang lainnya lagi adalah tepi vertikal. Lebih tinggi dalam hirarki visual, beberapa neuron menanggapi fitur visual yang lebih kompleks seperti wajah: cacat pada wilayah otak ini bisa menghilangkan kemampuan orang dalam mengenali wajah, bahkan meskipun mereka dapat mengenali fitur individu seperti mata dan hidung, sebagaimana yang pernah dijelaskan dalam buku terkenal The Man Who Mistook Wife for a Hat by Oliver Sachs.

Dalam studi yang dipublikasikan online dalam jurnal Nature, 10 April ini, tim di UCL mendeskripsikan teknik yang dikembangkan pada tikus, yang memungkinkan mereka menggabungkan informasi tentang fungsi neuron bersama dengan rincian koneksi sinaptik mereka.

Para peneliti mengamati korteks visual otak tikus, yang berisi ribuan neuron dan jutaan koneksi yang berbeda. Dengan menggunakan pencitraan beresolusi tinggi, mereka mampu mendeteksi neuron mana yang menanggapi stimulus tertentu, misalnya tepi horizontal.

Dengan mengambil sepotong jaringan yang sama, para peneliti kemudian mengalirkan arus kecil ke subset neuron, yang pada gilirannya digunakan untuk melihat neuron lain dalam merespon – dan yang mana dari mereka yang secara sipnasis terkoneksi. Dengan mengulang teknik ini berkali-kali, para peneliti dapat menelusuri fungsi dan konektivitas dari ratusan sel saraf pada korteks visual.

Penelitian ini telah mengakhiri perdebatan mengenai apakah koneksi lokal antara neuron adalah acak – dengan kata lain, apakah sel-sel saraf terhubung secara sporadis, berfungsi independen – atau apakah mereka diperintahkan, misalnya dibatasi oleh sifat-sifat neuron dalam hal bagaimana menanggapi rangsangan tertentu. Para peneliti menunjukkan bahwa neuron yang merespon sangat mirip dengan rangsangan visual, seperti menanggapi tepi orientasi yang sama, cenderung dapat terhubung satu sama lain lebih banyak dari orientasi berbeda yang mereka sukai.

Dengan menggunakan teknik ini, para peneliti berharap bisa mulai menghasilkan diagram pengkabelan dari suatu wilayah otak dengan fungsi perilaku tertentu, seperti korteks visual. Wawasan ini penting untuk memahami repertoar perhitungan yang dilakukan oleh neuron yang tertanam di dalam sirkuit sangat kompleks ini. Teknik ini juga membantu mengungkapkan rangkaian kabel fungsional wilayah yang mendukung sentuhan, pendengaran dan gerakan.

“Kami mulai menguraikan kompleksitas otak,” kata Dr Mrsic-Flogel. “Setelah kami memahami fungsi dan konektivitas sel saraf yang mencakup berbagai lapisan otak, kami bisa mulai mengembangkan simulasi komputer tentang bagaimana organ yang luar biasa ini bekerja. Namun perlu upaya bersama selama bertahun-tahun di antara para ilmuwan dan daya komputer yang sangat besar sebelum hal ini bisa terwujud. “

Penelitian ini didukung oleh Wellcome Trust, European Research Council, European Molecular Biology Organisation, Medical Research Council, Overseas Research Students Award Scheme dan UCL.

“Otak merupakan organ yang sangat kompleks dan pemahaman kerjanya secara mendalam adalah salah satu tujuan utama sains,” kata Dr John Williams, Kepala Neuroscience and Mental Health di Wellcome Trust. “Penelitian penting ini menyajikan kepada para ahli saraf dengan salah satu alat utama yang akan membantu mereka mulai menavigasi dan menyurvei lanskap otak.”

Sumber: Mapping the brain: new technique poised to untangle the complexity of the brain (wellcome.ac.uk)
Kredit: Wellcome Trust
Referensi Jurnal: Ho Ko, Sonja B. Hofer, Bruno Pichler, Katherine A. Buchanan, P. Jesper Sjöström, Thomas D. Mrsic-Flogel. Functional specificity of local synaptic connections in neocortical networks. Nature, 2011; DOI: 10.1038/nature09880

Gun HS
There's only one thing I figured about myself: Complex
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.