Sirkuit pemetaan Otak – Teknik Brainbow memudahkan ahli saraf untuk melacak hubungan antara masing-masing sel yang terdapat di otak kita.
Sama seperti Lewis dan Clark berangkat untuk memetakan bagian barat Amerika Serikat pada awal 1800-an, sekarang ahli saraf bekerja untuk membuat peta rinci dari rute utama – atau sirkuit saraf – di otak.
Teknik Brainbow memudahkan ahli saraf untuk melacak hubungan antara masing-masing sel. Membangun “connectome,” peta komprehensif sirkuit otak, merupakan upaya yang sangat besar dan menantang.
Otak terdiri dari miliaran sel, dan masing-masing berkoordinasi dengan ribuan sel lainnya. Tapi itu juga merupakan tugas yang sangat penting, untuk sirkuit ini akan membawa para ilmuwan selangkah lebih dekat untuk memahami bagaimana fungsi otak ketika sehat dan bagaimana otak gagal berfungsi bila terluka atau sakit.
Sel-sel otak saling membutuhkan untuk pekerjaan yang dilakukan. Setiap pikiran, tindakan, dan emosi memerlukan fungsi terkoordinasi banyak sel-sel otak yang bekerja sama. Tetapi karena keterbatasan teknologi, peneliti baru mulai penelitian tentang triliunan koneksi di otak.
Lebih dari 100 tahun yang lalu, ilmuwan Italia Camillo Golgi menggunakan dua bahan kimia, kalium dikromat dan perak nitrat, untuk menandai sel-sel otak. Teknik ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengamati seluruh neuron, termasuk ekstensi khusus akson dan dendrit, karena mereka luka jalan melalui jaringan otak.
Meskipun pewarnaan Golgi merupakan era baru dalam ilmu saraf, dan terbatas hanya menampilkan sejumlah kecil neuron. Selain itu, karena semua sel yang ditandai dengan warna yang sama, akson dan dendrit cepat menjadi tidak bisa dibedakan antara satu sama lain di bawah mikroskop.
Sekarang, alat-alat baru yang membantu untuk menandai dan melacak koneksi sel memiliki skala yang lebih megah.
Melihat sel lebih jelas
Menggunakan teknik rekayasa genetika yang kompleks, para ilmuwan telah menemukan cara untuk menandai neuron dalam berbagai warna, sehingga lebih mudah untuk membedakan dan melacak koneksi mereka.
Teknik yang memperkenalkan campuran acak dari merah, hijau, dan kuning protein fluorescent ke setiap neuron disebut Brainbow. Kombinasi dari warna-warna ini dapat menghasilkan lebih dari 100 warna yang berbeda. Karena setiap neuron mendapatkan kombinasi warna sendiri, peneliti yang lebih baik dapat memetakan hubungan mereka.
Teknik lain untuk sirkuit pemetaan saraf enlists kekuatan virus yang dikenal untuk menyerang dan menyebar melalui otak. Baru-baru ini, para ilmuwan memodifikasi virus rabies dengan cara yang memungkinkan untuk meninggalkan penanda protein fluorescent hijau dalam neuron karena melompat melintasi sinapsis (atau persimpangan) antara sel-sel.
Ilmuwan lain yang menggabungkan rekayasa genetika dengan serat optik untuk mengidentifikasi sirkuit saraf. Dengan teknik ini, kilatan cahaya mengaktifkan neuron yang telah dimodifikasi secara genetik mengandung protein cahaya-sensing. Neuron yang kemudian merangsang neuron berikutnya di sirkuit, sehingga peneliti dapat menentukan mana yang neuron berkomunikasi satu sama lain.
Teknologi ini dapat membantu para peneliti memetakan dan mempelajari sirkuit otak yang terlibat dalam penyakit. Para ilmuwan telah menggunakannya untuk memeriksa sirkuit terkait penyakit dalam studi penyakit Parkinson pada hewan pengerat.
Temuan mereka membantu menjelaskan bagaimana pengobatan yang disebut stimulasi otak dalam bekerja pada orang. Artikel lainnya:
- Pengertian dan Cara Kerja Dioda
