Penelitian terbaru mengungkapkan bahwa gerakan tubuh, khususnya gerakan gemetar pada tikus, memodulasi pemrosesan sensorik di otak secara berbeda dari yang diperkirakan sebelumnya, sehingga menantang peran korteks motorik yang sudah ada. Penemuan ini, yang menyoroti dampak signifikan dari input sensorik sekunder dan thalamus, dapat merevolusi pengembangan teknologi yang meniru integrasi sensorik-motorik manusia.
Para ilmuwan telah mengungkapkan wawasan baru mengenai dampak gerakan fisik terhadap pengalaman sensorik, sehingga mempertanyakan pandangan tradisional di bidang ilmu saraf.
Otak secara luas dianggap sebagai organ paling kompleks dalam tubuh manusia. Mekanisme kompleks yang digunakan otak untuk memproses informasi sensorik dan bagaimana informasi ini mempengaruhi dan dipengaruhi oleh kontrol motorik telah membuat para ahli saraf terpesona selama lebih dari satu abad. Saat ini, berkat peralatan dan teknik laboratorium yang canggih, para peneliti dapat menggunakan model hewan untuk memecahkan teka-teki ini, terutama pada otak tikus.
Untuk 20th Pada abad ke-19, percobaan dengan tikus yang dianestesi membuktikan bahwa masukan sensorik terutama menentukan aktivitas saraf di korteks sensorik primer—wilayah otak yang memproses informasi sensorik, termasuk sentuhan, penglihatan, dan pendengaran. Namun, selama beberapa dekade terakhir, penelitian yang melibatkan tikus yang terjaga telah mengungkapkan bahwa perilaku spontan, seperti gerakan eksplorasi dan gerakan kumis yang disebut mengaduk, sebenarnya mengatur aktivitas respons sensorik di korteks sensorik primer. Dengan kata lain, sensasi pada tingkat saraf tampaknya secara substansial dimodulasi oleh gerakan tubuh, meskipun sirkuit saraf terkait dan mekanisme yang mendasarinya belum sepenuhnya dipahami.
Penelitian Terobosan tentang Pemrosesan Sensorik
Untuk mengatasi kesenjangan pengetahuan ini, tim peneliti dari Jepang menyelidiki korteks barel somatosensori primer (S1)—sebuah wilayah di otak tikus yang menangani masukan sentuhan dari kumis. Studi terbaru mereka, diterbitkan di Jurnal Ilmu Saraf pada tanggal 1 Desember 2023 yang dilakukan oleh Profesor Takayuki Yamashita dari Fujita Health University (FHU) dan Dr. Masahiro Kawatani yang berafiliasi dengan FHU dan Universitas Nagoyabersama timnya.
Wilayah S1 menerima masukan melalui akson dari beberapa area lain, termasuk korteks somatosensori sekunder (S2), korteks motorik primer (M1), dan thalamus sensorik (TLM). Untuk menyelidiki bagaimana wilayah ini memodulasi aktivitas di S1, para peneliti beralih ke optogenetika (teknik untuk mengendalikan aktivitas populasi saraf tertentu melalui cahaya) yang melibatkan eOPN3, yang merupakan protein peka cahaya yang baru ditemukan yang memungkinkan penghambatan efektif jalur saraf tertentu di S1. respon terhadap cahaya. Dengan menggunakan virus sebagai vektor, mereka memperkenalkan gen yang mengkode protein ini ke wilayah tikus M1, S2, dan TLM. Kemudian, mereka mengukur aktivitas saraf S1 pada tikus yang terjaga dan melakukan gerakan gemetar spontan. Selama proses ini, mereka secara selektif menghambat input sinyal berbeda yang menuju S1 menggunakan cahaya sebagai saklar ON/OFF dan mengamati efeknya pada S1.
Temuan dan Implikasi Integrasi Sensorimotor
Menariknya, hanya masukan sinyal dari S2 dan TLM ke S1, bukan dari M1 ke S1, yang memodulasi aktivitas saraf di S1 selama pengadukan spontan. Secara khusus, jalur dari S2 ke S1 tampaknya menyampaikan informasi tentang keadaan pergerakan kumis. Selain itu, jalur TLM-ke-S1 tampaknya menyampaikan informasi mengenai fase mengocok secara spontan, yang mengikuti pola berulang dan berirama. Hasil ini menantang pandangan lama bahwa aktivitas saraf di korteks sensorik dimodulasi terutama oleh korteks motorik selama bergerak, sebagaimana Prof. Yamashita: “Temuan kami memicu pertimbangan ulang peran proyeksi sensorik-motorik dalam integrasi sensorimotor dan mengungkap wawasan baru. . berfungsi untuk proyeksi S2-ke-S1.”
Pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana wilayah otak yang berbeda memodulasi aktivitas masing-masing sebagai respons terhadap gerakan dapat membawa kemajuan dalam berbagai bidang terapan. Wawasan penelitian ini memiliki implikasi yang luas, berpotensi merevolusi bidang-bidang seperti kecerdasan buatan (AI), prostetik, dan antarmuka otak-komputer. “Memahami mekanisme saraf ini dapat sangat meningkatkan pengembangan sistem AI yang meniru integrasi sensorik-motorik manusia dan membantu menciptakan prostetik dan antarmuka yang lebih intuitif bagi penyandang disabilitas,” tambah Prof. Yamashita.
Singkatnya, penelitian ini menyoroti cara kerja otak yang kompleks. Hal ini juga membuka jalan untuk meneliti hubungan antara gerakan tubuh dan persepsi sensorik. Saat kita terus mengeksplorasi teka-teki yang berhubungan dengan otak, penelitian seperti ini menawarkan petunjuk penting dalam upaya kita memahami organ paling kompleks dalam tubuh manusia.
Penelitian ini didanai oleh Japan Science and Technology Agency, Japan Society for the Promotion of Science, Naito Foundation, Takeda Science Foundation, Chubu Electrotechnology Research Foundation, Fujita Health University, dan Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. , Olahraga, Sains dan Teknologi.
NewsRoom.id
