Sensor serotonin yang dirancang AI dapat membantu para ilmuwan mempelajari tidur dan kesehatan mental – ScienceDaily

Sensor serotonin yang dirancang AI dapat membantu para ilmuwan mempelajari tidur dan kesehatan mental – ScienceDaily

[ad_1]

Serotonin adalah zat kimia saraf yang memainkan peran penting dalam cara otak mengontrol pikiran dan perasaan kita. Misalnya, banyak antidepresan dirancang untuk mengubah sinyal serotonin yang dikirim antar neuron. Dalam sebuah artikel di Sel, Peneliti yang didanai National Institutes of Health, menjelaskan bagaimana mereka menggunakan teknik rekayasa genetika canggih untuk mengubah protein bakteri menjadi alat penelitian baru yang dapat membantu memantau transmisi serotonin dengan ketepatan yang lebih besar daripada metode saat ini. Eksperimen praklinis, terutama pada tikus, menunjukkan bahwa sensor tersebut dapat mendeteksi perubahan halus dan real-time pada tingkat serotonin otak selama tidur, ketakutan, dan interaksi sosial, serta menguji keefektifan obat psikoaktif baru. Studi ini sebagian didanai oleh Riset Otak NIH melalui Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative yang bertujuan untuk merevolusi pemahaman kita tentang otak dalam kondisi sehat dan penyakit.

Studi tersebut dipimpin oleh para peneliti di laboratorium Lin Tian, ​​Ph.D., peneliti utama di Fakultas Kedokteran Universitas California Davis. Metode saat ini hanya dapat mendeteksi perubahan luas dalam pensinyalan serotonin. Dalam studi ini, para peneliti mengubah protein bakteri berbentuk penangkap lalat Venus yang menangkap nutrisi menjadi sensor yang sangat sensitif yang berpendar saat menangkap serotonin. Sebelumnya, para ilmuwan di lab Loren L. Looger, Ph.D., Howard Hughes Medical Institute Janelia Research Campus, Ashburn, Virginia, menggunakan teknik rekayasa genetika tradisional untuk mengubah protein bakteri menjadi sensor neurotransmitter asetilkolin. Protein, yang disebut OpuBC, biasanya merobek kolin nutrisi, yang memiliki bentuk mirip dengan asetilkolin. Untuk studi ini, lab Tian bekerja dengan tim Dr. Looger dan lab dari Viviana Gradinaru, Ph.D., Caltech, Pasadena, California, untuk menunjukkan bahwa mereka membutuhkan bantuan tambahan dari kecerdasan buatan untuk mendesain ulang sepenuhnya OpuBC sebagai penangkap serotonin. .

Para peneliti menggunakan algoritma pembelajaran mesin untuk membantu komputer ‘memikirkan’ 250.000 desain baru. Setelah tiga putaran pengujian, para ilmuwan memilih salah satunya. Eksperimen awal menunjukkan bahwa sensor baru dengan andal mendeteksi serotonin pada tingkat yang berbeda di otak sementara memiliki sedikit atau tidak ada reaksi terhadap neurotransmiter lain atau obat berbentuk serupa. Percobaan pada irisan otak tikus menunjukkan bahwa sensor menanggapi sinyal serotonin yang dikirim antar neuron pada titik komunikasi sinaptik. Sementara itu, percobaan pada sel dalam cawan petri menunjukkan bahwa sensor dapat secara efektif memantau perubahan sinyal yang disebabkan oleh obat-obatan, termasuk kokain, MDMA (juga dikenal sebagai ekstasi) dan beberapa antidepresan yang umum digunakan.

Akhirnya, percobaan pada tikus menunjukkan bahwa sensor dapat membantu para ilmuwan mempelajari neurotransmisi serotonin dalam kondisi yang lebih alami. Misalnya, para peneliti menyaksikan perkiraan peningkatan kadar serotonin saat tikus bangun dan jatuh saat tikus tertidur. Mereka juga melihat penurunan yang lebih besar ketika tikus akhirnya memasuki kondisi tidur REM yang lebih dalam. Metode pemantauan serotonin tradisional akan melewatkan perubahan ini. Selain itu, para ilmuwan melihat tingkat serotonin meningkat secara berbeda di dua sirkuit ketakutan otak yang terpisah ketika tikus diperingatkan tentang guncangan kaki oleh bel yang berbunyi. Di satu sirkuit – korteks prefrontal medial – bel memicu tingkat serotonin untuk naik dengan cepat dan tinggi sedangkan di sirkuit lain – amigdala basolateral – pemancar merayap naik ke tingkat yang sedikit lebih rendah. Dalam semangat BRAIN Initiative, para peneliti berencana membuat sensor tersebut tersedia untuk ilmuwan lain. Mereka berharap ini akan membantu para peneliti mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang peran penting serotonin dalam kehidupan kita sehari-hari dan dalam banyak kondisi kejiwaan.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh NIH / National Institute of Neurological Disorders and Stroke. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel

Author Image
adminProzen