Sensor MRI khusus mengungkapkan pengaruh neurotransmitter pada aktivitas saraf di seluruh otak – ScienceDaily

Sensor MRI khusus mengungkapkan pengaruh neurotransmitter pada aktivitas saraf di seluruh otak – ScienceDaily


Dengan menggunakan sensor magnetic resonance imaging (MRI) khusus, ahli saraf MIT telah menemukan bagaimana dopamin yang dilepaskan jauh di dalam otak memengaruhi daerah otak yang dekat dan jauh.

Dopamin memainkan banyak peran di otak, terutama terkait dengan gerakan, motivasi, dan penguatan perilaku. Namun, hingga saat ini masih sulit untuk mempelajari secara tepat bagaimana banjir dopamin memengaruhi aktivitas saraf di seluruh otak. Menggunakan teknik baru mereka, tim MIT menemukan bahwa dopamin tampaknya memberikan efek signifikan di dua wilayah korteks otak, termasuk korteks motorik.

“Ada banyak pekerjaan tentang konsekuensi seluler langsung dari pelepasan dopamin, tetapi di sini yang kami lihat adalah konsekuensi dari apa yang dilakukan dopamin pada tingkat yang lebih luas di otak,” kata Alan Jasanoff, seorang profesor MIT di MIT. teknik biologi, ilmu otak dan kognitif, serta ilmu dan teknik nuklir. Jasanoff juga merupakan anggota asosiasi dari Institut Riset Otak McGovern MIT dan penulis senior studi tersebut.

Tim MIT menemukan bahwa selain korteks motorik, area otak terpencil yang paling terpengaruh oleh dopamin adalah korteks insular. Wilayah ini sangat penting untuk banyak fungsi kognitif yang berkaitan dengan persepsi keadaan internal tubuh, termasuk keadaan fisik dan emosional.

MIT postdoc Nan Li adalah penulis utama studi tersebut, yang muncul hari ini di Alam.

Melacak dopamin

Seperti neurotransmitter lainnya, dopamin membantu neuron untuk berkomunikasi satu sama lain dalam jarak pendek. Dopamin memiliki minat khusus untuk ahli saraf karena perannya dalam motivasi, kecanduan, dan beberapa gangguan neurodegeneratif, termasuk penyakit Parkinson. Sebagian besar dopamin otak diproduksi di otak tengah oleh neuron yang terhubung ke striatum, tempat dopamin dilepaskan.

Selama bertahun-tahun, laboratorium Jasanoff telah mengembangkan alat untuk mempelajari bagaimana fenomena molekuler seperti pelepasan neurotransmitter memengaruhi fungsi seluruh otak. Pada skala molekuler, teknik yang ada dapat mengungkapkan bagaimana dopamin memengaruhi sel-sel individu, dan pada skala seluruh otak, pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI) dapat mengungkapkan seberapa aktif wilayah otak tertentu. Namun, sulit bagi ahli saraf untuk menentukan bagaimana aktivitas sel tunggal dan fungsi seluruh otak terkait.

“Ada sangat sedikit penelitian di seluruh otak tentang fungsi dopaminergik atau fungsi neurokimiawi apa pun, sebagian besar karena alat tidak ada,” kata Jasanoff. “Kami mencoba untuk mengisi kekosongan.”

Sekitar 10 tahun lalu, labnya mengembangkan sensor MRI yang terdiri dari protein magnetik yang dapat berikatan dengan dopamin. Ketika pengikatan ini terjadi, interaksi magnetik sensor dengan jaringan di sekitarnya melemah, meredupkan sinyal MRI jaringan. Hal ini memungkinkan peneliti untuk terus memantau kadar dopamin di bagian otak tertentu.

Dalam studi baru mereka, Li dan Jasanoff mulai menganalisis bagaimana dopamin yang dilepaskan di striatum tikus memengaruhi fungsi saraf baik secara lokal maupun di daerah otak lainnya. Pertama, mereka menyuntikkan sensor dopamin ke striatum, yang terletak jauh di dalam otak dan memainkan peran penting dalam mengendalikan gerakan. Kemudian mereka secara elektrik menstimulasi bagian otak yang disebut hipotalamus lateral, yang merupakan teknik eksperimental umum untuk memberi penghargaan pada perilaku dan mendorong otak untuk memproduksi dopamin.

Kemudian, para peneliti menggunakan sensor dopamin untuk mengukur kadar dopamin di seluruh striatum. Mereka juga melakukan fMRI tradisional untuk mengukur aktivitas saraf di setiap bagian striatum. Yang mengejutkan, mereka menemukan bahwa konsentrasi dopamin yang tinggi tidak membuat neuron lebih aktif. Namun, tingkat dopamin yang lebih tinggi memang membuat neuron tetap aktif untuk jangka waktu yang lebih lama.

“Ketika dopamin dilepaskan, ada durasi aktivitas yang lebih lama, menunjukkan respons yang lebih lama terhadap hadiah,” kata Jasanoff. “Itu mungkin ada hubungannya dengan bagaimana dopamin mendorong pembelajaran, yang merupakan salah satu fungsi utamanya.”

Efek jarak jauh

Setelah menganalisis pelepasan dopamin di striatum, para peneliti menetapkan untuk menentukan dopamin ini mungkin memengaruhi lokasi yang lebih jauh di otak. Untuk melakukan itu, mereka melakukan pencitraan fMRI tradisional di otak sambil juga memetakan pelepasan dopamin di striatum. “Dengan menggabungkan teknik-teknik ini kami dapat menyelidiki fenomena ini dengan cara yang belum pernah dilakukan sebelumnya,” kata Jasanoff.

Daerah yang menunjukkan lonjakan terbesar dalam aktivitas sebagai respons terhadap dopamin adalah korteks motorik dan korteks insular. Jika dikonfirmasi dalam studi tambahan, temuan tersebut dapat membantu peneliti memahami efek dopamin di otak manusia, termasuk perannya dalam kecanduan dan pembelajaran.

“Hasil kami dapat mengarah pada biomarker yang dapat dilihat dalam data fMRI, dan korelasi fungsi dopaminergik ini dapat berguna untuk menganalisis fMRI hewan dan manusia,” kata Jasanoff.

Penelitian ini didanai oleh National Institutes of Health dan Stanley Fahn Research Fellowship dari Parkinson’s Disease Foundation.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Togel Hongkong

Author Image
adminProzen