Para peneliti telah mengembangkan metode inovatif yang disebut “zap-and-freeze” yang memungkinkan para ilmuwan mengamati aktivitas sel otak dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya. Teknik ini melibatkan stimulasi cepat pada neuron dengan listrik dan kemudian membekukannya dalam hitungan milidetik, mempertahankan statusnya untuk studi mendetail. Tujuannya adalah untuk membuka wawasan mengenai kondisi neurologis seperti penyakit Parkinson, di mana gangguan sinyal memainkan peran penting.
Cara Kerja ‘Zap-and-Freeze’
Proses ini menggabungkan stimulasi listrik dengan pembekuan kriogenik ultra-cepat di bawah tekanan tinggi. Metode ini menangkap sel-sel otak yang sedang beraksi, mengungkap dinamika yang terjadi terlalu cepat untuk observasi konvensional. Teknik ini diuji pada jaringan otak tikus dan manusia oleh tim di Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins.
Hasilnya memberikan rincian fungsi sinaptik beresolusi tinggi—hubungan antar neuron yang menangani komunikasi—serta perilaku vesikel, yang membawa pesan kimia antar sel. Interaksi ini sangat penting untuk proses kognitif seperti pembelajaran dan memori.
Temuan Utama: Endositosis Ultracepat
Salah satu penemuan penting adalah pengamatan endositosis ultracepat, sebuah proses daur ulang di mana vesikel bekas dihilangkan dan vesikel baru dibuat dalam waktu kurang dari 100 milidetik. Proses ini penting untuk menjaga komunikasi saraf yang berkelanjutan. Para peneliti juga mengidentifikasi dynamin1xA sebagai protein kunci yang mendorong endositosis ini.
“Pendekatan ini berpotensi mengungkap informasi dinamis dan beresolusi tinggi tentang perdagangan membran sinaptik pada irisan otak manusia yang utuh,” jelas para peneliti dalam makalah mereka yang dipublikasikan.
Fakta bahwa temuan ini konsisten antara jaringan tikus dan manusia mendukung penggunaan model hewan dalam penelitian otak, memberikan keyakinan dalam mengekstrapolasi hasil.
Implikasi terhadap Penyakit Parkinson
Memahami bagaimana sinapsis dan vesikel berfungsi pada tingkat granular dapat menjadi penting untuk mengungkap mekanisme di balik penyakit Parkinson. Kematian neuron pada Parkinson diduga terkait dengan disfungsi sinaptik. Meskipun penyakit ini rumit, teknik ini dapat membantu menentukan dengan tepat apa yang salah pada tingkat molekuler.
Tim peneliti berencana untuk memperluas pekerjaan mereka dengan menganalisis sampel jaringan dari pasien Parkinson yang menjalani operasi otak, membandingkan aktivitas vesikel antara otak yang sehat dan otak yang terkena dampak. Hal ini dapat mengungkap perbedaan spesifik yang mendorong perkembangan penyakit.
Mengapa Ini Penting
Penyakit Parkinson mempengaruhi jutaan orang di seluruh dunia, dan prevalensinya diperkirakan akan meningkat. Teknik seperti “zap-and-freeze” menawarkan alat penting untuk memetakan aktivitas otak pada skala terkecil dan jangka waktu terpendek, sehingga berpotensi menghasilkan pengobatan yang lebih efektif. Dengan memvisualisasikan dinamika membran sinaptik dalam jaringan hidup, para ilmuwan dapat lebih memahami bentuk kondisi genetik dan non-genetik.
Pengembangan metode ini merupakan langkah maju yang signifikan dalam ilmu saraf, menjanjikan jalan baru untuk mempelajari fungsi otak dan mengobati gangguan neurologis.
