Memetakan gatekeeper sensorik otak – Sains Terkini

Banyak orang dengan autisme mengalami hipersensitivitas sensorik, defisit perhatian, dan gangguan tidur. Salah satu daerah otak yang terlibat dalam gejala-gejala ini adalah thalamic reticular nucleus (TRN), yang diyakini bertindak sebagai penjaga gerbang untuk informasi sensorik yang mengalir ke korteks.

Sebuah tim peneliti dari MIT dan Broad Institute of MIT dan Harvard kini telah memetakan TRN dalam detail yang belum pernah terjadi sebelumnya, mengungkapkan bahwa wilayah tersebut mengandung dua subnetwork neuron yang berbeda dengan fungsi yang berbeda. Temuan ini dapat menawarkan para peneliti target yang lebih spesifik untuk merancang obat-obatan yang dapat mengurangi beberapa gejala sensorik, tidur, dan perhatian autisme, kata Guoping Feng, salah satu pemimpin tim peneliti.

"Idenya adalah Anda dapat secara khusus menargetkan satu kelompok neuron, tanpa memengaruhi seluruh otak dan fungsi kognitif lainnya," kata Feng, Profesor Neuroscience James W. dan Patricia Poitras di MIT dan anggota Institut McGovern Institute for Brain MIT. Penelitian.

Feng; Zhanyan Fu, associate director neurobiology di Stanley Institute for Research Psychiatric Research; dan Joshua Levin, seorang pemimpin kelompok senior di Broad Institute, adalah penulis senior penelitian, yang muncul hari ini di Alam. Penulis utama makalah ini adalah mantan postdoc MIT Yinqing Li, mantan postdoc Broad Institute Violeta Lopez-Huerta, dan ilmuwan riset Institute Broad Xian Adiconis.

Populasi berbeda


Ketika input sensorik dari mata, telinga, atau organ sensorik lainnya masuk ke otak kita, ia masuk terlebih dahulu ke thalamus, yang kemudian menyampaikannya ke korteks untuk pemrosesan tingkat yang lebih tinggi. Kerusakan sirkuit thalamo-cortical ini dapat menyebabkan defisit perhatian, hipersensitif terhadap kebisingan dan rangsangan lainnya, dan masalah tidur.

Salah satu jalur utama yang mengontrol aliran informasi antara thalamus dan korteks adalah TRN, yang bertanggung jawab untuk menghalangi input sensorik yang mengganggu. Pada 2016, Feng dan Asisten Profesor MIT Michael Halassa, yang juga seorang penulis baru Alam kertas, menemukan bahwa hilangnya gen yang disebut Ptchd1 secara signifikan mempengaruhi fungsi TRN. Pada anak laki-laki, kehilangan gen ini, yang dilakukan pada kromosom X, dapat menyebabkan defisit perhatian, hiperaktif, agresi, cacat intelektual, dan gangguan spektrum autisme.

Dalam studi tersebut, para peneliti menemukan bahwa ketika gen Ptchd1 tersingkir pada tikus, hewan-hewan tersebut menunjukkan banyak dari cacat perilaku yang sama terlihat pada pasien manusia. Ketika tersingkir hanya di TRN, tikus hanya menunjukkan hiperaktif, defisit perhatian, dan gangguan tidur, menunjukkan bahwa TRN bertanggung jawab atas gejala-gejala tersebut.

Dalam studi baru ini, para peneliti ingin mencoba mempelajari lebih banyak tentang jenis-jenis neuron spesifik yang ditemukan di TRN, dengan harapan menemukan cara-cara baru untuk mengobati hiperaktif dan defisit perhatian. Saat ini, gejala-gejala tersebut paling sering diobati dengan obat stimulan seperti Ritalin, yang memiliki efek luas di seluruh otak.

"Tujuan kami adalah menemukan beberapa cara khusus untuk memodulasi fungsi output thalamo-cortical dan menghubungkannya dengan gangguan perkembangan saraf," kata Feng. "Kami memutuskan untuk mencoba menggunakan teknologi sel tunggal untuk membedah jenis sel apa yang ada di sana, dan gen apa yang diekspresikan. Apakah ada gen spesifik yang dapat ditelusuri sebagai target?"

Untuk mengeksplorasi kemungkinan itu, para peneliti mengurutkan molekul RNA kurir yang ditemukan di neuron TRN, yang mengungkapkan gen yang diekspresikan dalam sel-sel itu. Ini memungkinkan mereka untuk mengidentifikasi ratusan gen yang dapat digunakan untuk membedakan sel-sel menjadi dua subpopulasi, berdasarkan seberapa kuat mereka mengekspresikan gen-gen tertentu.

Mereka menemukan bahwa salah satu populasi sel ini terletak di inti TRN, sementara yang lain membentuk lapisan yang sangat tipis yang mengelilingi inti. Kedua populasi ini juga membentuk koneksi ke berbagai bagian thalamus, para peneliti menemukan. Berdasarkan hubungan itu, para peneliti berhipotesis bahwa sel-sel dalam inti terlibat dalam menyampaikan informasi sensorik ke korteks otak, sementara sel-sel di lapisan luar muncul untuk membantu mengoordinasikan informasi yang masuk melalui indera yang berbeda, seperti penglihatan dan pendengaran.


"Target yang bisa ditelusuri"

Para peneliti sekarang berencana untuk mempelajari berbagai peran yang mungkin dimiliki kedua populasi neuron ini dalam berbagai gejala neurologis, termasuk defisit perhatian, hipersensitivitas, dan gangguan tidur. Dengan menggunakan teknik genetik dan optogenetik, mereka berharap untuk menentukan efek mengaktifkan atau menghambat berbagai jenis sel TRN, atau gen yang diekspresikan dalam sel-sel tersebut.

"Itu dapat membantu kita di masa depan benar-benar mengembangkan target druggable spesifik yang berpotensi memodulasi fungsi yang berbeda," kata Feng. "Sirkuit thalamo-kortikal mengendalikan banyak hal yang berbeda, seperti persepsi sensorik, tidur, perhatian, dan kognisi, dan mungkin ini dapat ditargetkan secara lebih spesifik."

Pendekatan ini juga dapat berguna untuk mengobati gangguan perhatian atau hipersensitif bahkan ketika mereka tidak disebabkan oleh cacat pada fungsi TRN, kata para peneliti.

"TRN adalah target di mana jika Anda meningkatkan fungsinya, Anda mungkin dapat memperbaiki masalah yang disebabkan oleh gangguan pada sirkuit thalamo-cortical," kata Feng. "Tentu saja kami jauh dari pengembangan pengobatan apa pun, tetapi potensinya adalah bahwa kami dapat menggunakan teknologi sel tunggal untuk tidak hanya memahami bagaimana otak mengatur dirinya sendiri, tetapi juga bagaimana fungsi otak dapat dipisahkan, memungkinkan Anda untuk mengidentifikasi target yang jauh lebih spesifik yang memodulasi fungsi spesifik. "

Penelitian ini didanai oleh Pusat Simons untuk Otak Sosial di MIT, Pusat Hock E. Tan dan K. Lisa Yang untuk Penelitian Autisme di MIT, Pusat Penelitian James dan Patricia Poitras untuk Penelitian Gangguan Jiwa di MIT, Pusat Stanley untuk Psikiatri Penelitian di Broad Institute, Institut Kesehatan Nasional / Institut Nasional untuk Kesehatan Mental, Observatorium Sel Klarman di Broad Institute, Pew Foundation, dan Program Sains Human Frontiers.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.