Ilmuwan Mengungkap Kemampuan Memori Sumsum Tulang Belakang yang Mengejutkan
Para peneliti di Pusat Ilmu Otak RIKEN telah menemukan mekanisme saraf sumsum tulang belakang yang memungkinkan pembelajaran motorik yang tidak tergantung pada otak, sehingga berpotensi merevolusi terapi pemulihan cedera tulang belakang.
Aya Takeoka dan timnya di Pusat Ilmu Otak RIKEN di Jepang telah mengidentifikasi jalur saraf di sumsum tulang belakang yang memfasilitasi pembelajaran motorik secara independen dari otak. Penelitian mereka, dipublikasikan di jurnal Sains pada tanggal 11 April, ditemukan dua kelompok penting neuron sumsum tulang belakang, satu diperlukan untuk pembelajaran adaptif baru, dan satu lagi untuk mengingat adaptasi setelah dipelajari. Temuan ini dapat membantu para ilmuwan mengembangkan cara untuk membantu pemulihan motorik setelah cedera tulang belakang.
Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa keluaran motorik dari sumsum tulang belakang dapat disesuaikan melalui latihan bahkan tanpa otak. Hal ini terlihat paling dramatis pada serangga tanpa kepala, yang kakinya masih bisa dilatih untuk menghindari isyarat eksternal. Hingga saat ini, belum ada yang mengetahui secara pasti bagaimana hal ini bisa terjadi, dan tanpa pemahaman ini, fenomena tersebut tidak lebih dari sekadar fakta unik. Seperti yang dijelaskan Takeoka, “Mendapatkan wawasan tentang mekanisme yang mendasarinya sangat penting jika kita ingin memahami dasar otomatisitas gerakan pada orang sehat dan menggunakan pengetahuan ini untuk meningkatkan pemulihan setelah cedera tulang belakang.”
Dalam penelitian ini, sumsum tulang belakang yang menghubungkan posisi anggota badan dengan pengalaman yang tidak menyenangkan belajar untuk mengubah posisi anggota tubuh hanya dalam waktu 10 menit, dan menyimpan ingatannya pada hari berikutnya. Sumsum tulang belakang yang menerima ketidaknyamanan secara acak tidak belajar. Kredit: RIKEN
Sebelum terjun ke sirkuit saraf, para peneliti terlebih dahulu mengembangkan pengaturan eksperimental yang memungkinkan mereka mempelajari adaptasi sumsum tulang belakang tikus, baik pembelajaran maupun ingatan, tanpa masukan dari otak. Setiap pengujian memiliki seekor tikus percobaan dan seekor tikus kontrol yang kaki belakangnya menjuntai bebas. Jika kaki belakang tikus percobaan terlalu terkulai, maka ia akan terstimulasi secara elektrik, meniru sesuatu yang ingin dihindari tikus. Tikus kontrol menerima rangsangan yang sama pada waktu yang sama, tetapi tidak dikaitkan dengan posisi kaki belakangnya.
Pengamatan Pembelajaran Segera dan Retensi Memori
Setelah hanya 10 menit, mereka mengamati pembelajaran motorik hanya pada tikus percobaan; kaki mereka tetap tinggi, menghindari rangsangan listrik. Hasil ini menunjukkan bahwa sumsum tulang belakang dapat mengasosiasikan perasaan tidak menyenangkan dengan posisi kaki dan mengadaptasi keluaran motoriknya sehingga kaki terhindar dari perasaan tidak menyenangkan tersebut, semuanya tanpa memerlukan otak. Dua puluh empat jam kemudian, mereka mengulangi tes 10 menit tetapi membalikkan tes pada tikus percobaan dan kontrol. Tikus percobaan asli masih tetap mengangkat kakinya, menunjukkan bahwa sumsum tulang belakang menyimpan ingatan akan pengalaman masa lalu, sehingga mengganggu pembelajaran baru.
Setelah membangun pembelajaran langsung dan memori di sumsum tulang belakang, tim kemudian mulai memeriksa sirkuit saraf yang memungkinkan keduanya. Mereka menggunakan enam jenis tikus transgenik, masing-masing dengan serangkaian neuron tulang belakang yang dinonaktifkan, dan mengujinya untuk pembelajaran motorik dan pembalikan pembelajaran. Mereka menemukan bahwa kaki belakang tikus tidak beradaptasi untuk menghindari sengatan listrik setelah neuron di bagian atas sumsum tulang belakang dinonaktifkan, terutama yang mengekspresikan gen.Ptf1a.
Ketika mereka memeriksa tikus selama pembelajaran pembalikan, mereka menemukan bahwa membungkam Ptf1a-mengekspresikan neuron tidak berpengaruh. Sebaliknya, sekelompok neuron di bagian bawah, ventral, sumsum tulang belakang yang mengekspresikan En1 gen sangat penting. Ketika neuron-neuron ini dibungkam sehari setelah mempelajari penghindaran, sumsum tulang belakang bertindak seolah-olah mereka tidak pernah mempelajari apa pun. Peneliti juga menilai daya ingat pada hari kedua dengan mengulang kondisi pembelajaran awal. Mereka menemukan bahwa pada tikus tipe liar, kaki belakangnya menjadi stabil untuk mencapai posisi menghindar lebih cepat dibandingkan pada hari pertama, hal ini menunjukkan adanya recall. Menyenangkan En1 neuron selama mengingat meningkatkan kecepatan ini sebesar 80%, menunjukkan peningkatan ingatan motorik.
“Hasil ini tidak hanya menantang anggapan umum bahwa pembelajaran motorik dan memori hanya terbatas pada sirkuit otak,” kata Takeoka, “tetapi kami menunjukkan bahwa kami dapat memanipulasi ingatan motorik sumsum tulang belakang, yang memiliki implikasi pada terapi yang dirancang untuk meningkatkan pemulihan setelah cedera tulang belakang. kerusakan kabel.”
Referensi: “Dua kelas saraf penghambat mengatur perolehan dan ingatan adaptasi sensorimotor tulang belakang” oleh Simon Lavaud, Charlotte Bichara, Mattia D’Andola, Shu-Hao Yeh dan Aya Takeoka, 11 April 2024, Sains.
DOI: 10.1126/science.adf6801
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
