Peneliti inisiatif Knight sedang menyelidiki proses terperinci di balik bagaimana otak belajar mengendalikan gerakan. Penemuan mereka pada akhirnya dapat menyebabkan peningkatan terapi untuk penyakit Parkinson.
Setiap keterampilan motorik yang Anda dapatkan, dari tindakan sederhana seperti berjalan ke tugas yang tepat seperti membuat jam, tergantung pada kelompok kecil neuron di otak. Kelompok -kelompok ini, sering disebut sebagai “kenangan otot,” diaktifkan setiap kali kita memasak, mandi, jenis, atau melakukan gerakan sukarela lainnya.
Namun, yang masih belum jelas, adalah bagaimana kelompok neuron terbentuk. Meskipun beberapa dekade penelitian, asal usul ansambel ini belum sepenuhnya dijelaskan.
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Jun Ding, afiliasi dari Wu Tsai Neurosciences Institute, sekarang berupaya mengatasi kesenjangan ini. Dengan dukungan dari Knight Initiative for Brain Resilience Catalyst Award, kelompok Ding telah membuat kemajuan dalam mengungkapkan bagaimana otak mengatur sirkuit saraf yang menimbulkan ingatan motorik.
Temuan terbaru mereka menunjukkan bahwa jaringan ini mengalami reorganisasi yang signifikan selama keterampilan belajar. Awalnya, neuron dan koneksi mereka ditembak dengan cara yang sebagian besar tidak terkoordinasi, tetapi ketika gerakan itu dipraktikkan, aktivitas secara bertahap mengkonsolidasikannya menjadi pola yang lebih kecil, stabil, dan lebih efisien.
Hasilnya, dirinci dalam dua studi yang diterbitkan di Laporan Sel Dan Alamijuga menjelaskan penyakit Parkinson. Sementara pandangan yang berlaku menyatakan bahwa Parkinson terutama mengganggu aktivasi ingatan motorik yang sudah mapan, pekerjaan Ding, bersama dengan bukti sebelumnya, menunjukkan penjelasan yang berbeda: penyakit ini dapat mengganggu stabilitas memori itu sendiri.
Ini juga dapat mempengaruhi bagaimana dokter mengurus Parkinson. “Seringkali kami mencoba untuk mengaktifkan kembali ingatan motorik dengan obat-obatan seperti L-Dopa, tetapi jika ingatannya benar-benar terganggu, itu tidak akan berhasil,” kata Ding, seorang profesor bedah saraf dan ilmu neurologis dan neurologis di Stanford Medicine. “Jadi kita sebenarnya perlu memikirkan apa cara paling efisien untuk mengaktifkan kembali sistem dan mendapatkan kembali kemampuan untuk belajar.”
Pelajari keterampilan baru di lab
Dalam satu set percobaan yang diterbitkan di Laporan SelLaboratorium berfokus pada neuron di striatum, bagian otak yang membantu mengoordinasikan gerakan dan studi baru.
Striatum adalah tempat yang disebut memori otot, dengan jaringan neuron yang mengkodekan gerakan spesifik.
Untuk menyelidiki bagaimana jaringan ini dibentuk selama pembelajaran keterampilan, peneliti postdoctoral Omar Jáidar, mahasiswa pascasarjana Eddy Albarran, dan rekan -rekannya menempatkan tikus di roda pemintalan. Selama satu minggu, selama sesi harian singkat, para peneliti menyaksikan hewan ketika mereka secara bertahap belajar berlari dalam pengaturan yang baru dan agak tidak stabil ini. Sepanjang proses, mereka memantau aktivitas saraf di striatum menggunakan pencitraan fluoresensi dua moton.
Awalnya, ketika tikus pertama kali mencoba tugas itu, aktivitas driatum tampak tidak terorganisir: sekitar tiga perempat neuron yang terlihat ditembakkan dalam pola yang tampak acak. Namun, ketika tikus menjadi stabil dan lebih mahir, aktivitas saraf bergeser, konsolidasi ke jaringan yang lebih kecil dan lebih stabil. Dalam proses ini, memori otot ditentukan.
Rewiring di korteks motor
Dalam percobaan lain yang diterbitkan pada 30 Juli di AlamiRekan Postdoctoral Ding membawa Sheng dan rekannya menunjukkan bahwa sesuatu yang serupa terjadi pada tautan sinaptik yang menghubungkan neuron di korteks motorik primer ke striatum.
Para peneliti berasumsi bahwa korteks motorik utama, yang bertanggung jawab untuk perencanaan gerakan, memainkan peran kunci dalam membangun dan menyempurnakan memori otot di striatum ketika suatu gerakan menjadi lebih berlatih. Tetapi sekali lagi, bagaimana hal ini terjadi tidak jelas.
Untuk menyelidiki cara mempelajari keterampilan baru untuk mengubah kabel antara korteks dan striatum, Sheng dan rekan -rekannya mengikuti tikus ketika mereka belajar menekan tuas untuk mendapatkan seteguk air. Menggunakan pencitraan dua-foton, mereka melacak ribuan sinapsis yang menghubungkan neuron spesifik di korteks motorik primer ke striatum.
“Apa yang kami temukan tantangan pandangan konvensional,” kata Ding.
Para peneliti telah lama berpikir bahwa ketika neuron menembak, setiap sinapsis akan mengirimkan sinyal yang sama ke neuron lain.
Bukan itu masalahnya. Ketika tikus pertama kali mempelajari tugas tekanan tuas, sinapsis mengirim sinyal campuran: Ketika neuron motorik korteks ditembakkan, beberapa sinapsis pada striatum melewati sinyal, beberapa tidak, dan polanya akan berubah dari satu tuas tekan ke yang berikutnya.
Tetapi seperti pengkodean ansambel, set sinapsis yang menghubungkan setiap neuron korteks motor ke striatum mulai besar dan tidak terkoordinasi, tetapi tumbuh lebih kecil, lebih efisien, dan lebih terkoordinasi dari waktu ke waktu.
Ding dan rekan -rekannya mengatakan data mereka mengungkapkan detail baru tentang bagaimana otak menata ulang dirinya – bahkan pada tingkat akson – untuk mendorong dan memindahkan gerakan lebih efisien. Ketika tikus mencari cara untuk mengurangi level atau berjalan di atas roda, otak mereka sempurna dari sirkuit atas ke bawah yang memungkinkan gerakan.
Cara baru untuk melihat penyakit Parkinson
Studi ini menambah pemahaman kita tentang bagaimana keterampilan seperti mengemudi, berkebun, atau instrumen bermain cenderung lebih efisien dan dapat diandalkan dengan waktu – tetapi juga dapat membantu menginformasikan perdebatan tentang bagaimana penyakit Parkinson bekerja.
Menurut sudut pandang standar, penyakit Parkinson bekerja dengan mengganggu kemampuan otak untuk mengaktifkan kenangan motorik, sementara memori itu sendiri tetap utuh.
Penelitian Ding, di sisi lain, menyarankan sesuatu yang lain terjadi. Dalam penelitian sebelumnya, ia dan rekannya menemukan bahwa ketika tikus diberi obat yang mensimulasikan efek Parkinson, tikus kehilangan banyak sinapsis stratal mereka. Pada saat yang sama, mereka juga menumbuhkan sinapsis baru, kata Ding.
Temuan ini menyiratkan bahwa Parkinson tidak hanya merusak kemampuan kita untuk mengaktifkan kenangan sepeda motor. Sebaliknya, itu mungkin mengganggu stabilitas pola memori otot yang sudah mapan, mengirimkannya kembali ke keadaan yang lebih tidak terkoordinasi sebelum pembelajaran motorik.
Langkah selanjutnya dalam studi
“Kami tidak memiliki bukti langsung” untuk mengatakan apakah itu yang terjadi di Parkinson, kata Ding. Untuk alasan ini, ia dan labnya perlu mengajarkan keterampilan tikus baru, kemudian melihat apakah obat -obatan yang memisahkan sinapsis pemecahan Parkinson yang mendasari ingatan otot.
Tetapi jika ide -ide Ding benar, perawatan yang menstabilkan sinapsis dapat mencegah kehilangan memori motorik. Pada saat yang sama, dokter mungkin dapat menggunakan l-dopa-yang berubah menjadi dopamin“Mengajar molekul” yang membantu otak belajar – terutama selama terapi fisik, untuk membantu pasien mengembalikan sebagian dari apa yang hilang.
“Ini bukan prediksi yang tepat, tetapi pikiran saya ada di sepanjang garis,” kata Ding. “Langkah selanjutnya adalah melihat model mouse Parkinson dan melihat apa yang bisa kita pelajari.”
Referensi:
“Peningkatan pengkodean gerakan yang efisien di drsolatral striatum di semua pembelajaran” oleh Omar Jáidar, Eddy Albarran, Eli Nathan Albarran, Yu-Wei Wu dan Jun B. Ding, 5 September 2025, Laporan Sel.
Doi: 10.1016/j.celrep.2025.116229
“Renovasi Bouton Corticostratatal Aksonal selama Pembelajaran Sepeda Motor” oleh Mengjun Sheng, di Lu, Richard H. Roth, Fuu-Jiun Hwang, Kaiwen Sheng dan Jun B. Ding, 30 Juli 2025, Alami.
Doi: 10.1038/s41586-025-09336-w
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
