Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top Science

Penemuan dapat membantu pengobatan gangguan neurologis – ScienceDaily


Sebuah “kenop volume molekuler” yang mengatur sinyal listrik di otak membantu pembelajaran dan memori, menurut penelitian Dartmouth.

Sistem molekuler mengontrol lebar sinyal listrik yang mengalir melintasi sinapsis antar neuron.

Penemuan mekanisme kontrol, dan identifikasi molekul yang mengaturnya, dapat membantu peneliti dalam mencari cara untuk mengelola gangguan neurologis, termasuk penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson, dan epilepsi.

Penelitian yang dipublikasikan di Prosiding National Academy of Sciences, menjelaskan studi pertama tentang bagaimana bentuk sinyal listrik berkontribusi pada fungsi sinapsis.

“Sinapsis di otak kita sangat dinamis dan berbicara dalam berbagai bisikan dan teriakan,” kata Michael Hoppa, asisten profesor ilmu biologi di Dartmouth dan pemimpin penelitian. “Penemuan ini menempatkan kami pada jalur yang lebih lurus untuk dapat menyembuhkan gangguan neurologis yang membandel.”

Sinapsis adalah titik kontak kecil yang memungkinkan neuron di otak berkomunikasi pada frekuensi yang berbeda. Otak mengubah masukan listrik dari neuron menjadi neurotransmiter kimiawi yang berjalan melintasi ruang sinaptik ini.

Jumlah neurotransmitter yang dilepaskan mengubah jumlah dan pola neuron yang diaktifkan di dalam sirkuit otak. Pembentukan kembali kekuatan koneksi sinaptik adalah bagaimana pembelajaran terjadi dan bagaimana ingatan terbentuk.

Dua fungsi mendukung proses memori dan pembelajaran ini. Satu, yang dikenal sebagai fasilitasi, adalah serangkaian lonjakan yang semakin cepat yang memperkuat sinyal yang mengubah bentuk sinaps. Yang lainnya, depresi, mengurangi sinyal. Bersama-sama, kedua bentuk plastisitas ini menjaga keseimbangan otak dan mencegah gangguan neurologis seperti kejang.

“Seiring bertambahnya usia, sangat penting untuk dapat mempertahankan sinapsis yang diperkuat. Kami membutuhkan keseimbangan plastisitas yang baik di otak kita, tetapi juga stabilisasi koneksi sinaptik,” kata Hoppa.

Penelitian difokuskan pada hipokampus, pusat otak yang bertanggung jawab untuk belajar dan memori.

Dalam studi tersebut, tim peneliti menemukan bahwa lonjakan listrik dikirim sebagai sinyal analog yang bentuknya mempengaruhi besarnya neurotransmitter kimiawi yang dilepaskan melalui sinapsis. Mekanisme ini berfungsi mirip dengan peredup cahaya dengan pengaturan variabel. Penelitian sebelumnya menganggap lonjakan yang dikirimkan sebagai sinyal digital, lebih mirip dengan sakelar lampu yang hanya beroperasi pada posisi “on” dan “off”.

“Penemuan bahwa lonjakan listrik ini adalah analog membuka pemahaman kita tentang bagaimana otak bekerja untuk membentuk memori dan pembelajaran,” kata In Ha Cho, seorang rekan postdoctoral di Dartmouth dan penulis pertama studi tersebut. “Penggunaan sinyal analog memberikan jalur yang lebih mudah untuk memodulasi kekuatan sirkuit otak.”

Peraih Nobel Eric Kandel melakukan penelitian tentang hubungan antara pembelajaran dan perubahan bentuk sinyal listrik pada siput laut pada tahun 1970. Proses tersebut tidak diperkirakan terjadi pada sinapsis yang lebih kompleks yang ditemukan di otak mamalia pada saat itu.

Selain menemukan bahwa sinyal listrik yang mengalir melintasi sinapsis di hipokampus otak adalah analog, penelitian Dartmouth juga mengidentifikasi molekul yang mengatur sinyal listrik.

Molekul – yang dikenal sebagai Kvβ1 – sebelumnya terbukti mengatur arus kalium, tetapi tidak diketahui memiliki peran apa pun dalam sinaps yang mengendalikan bentuk sinyal listrik. Temuan ini membantu menjelaskan mengapa hilangnya molekul Kvβ1 sebelumnya telah terbukti berdampak negatif pada pembelajaran, memori, dan tidur pada tikus dan lalat buah.

Penelitian tersebut juga mengungkap proses yang memungkinkan otak memiliki daya komputasi yang begitu tinggi pada energi yang begitu rendah. Impuls listrik analog tunggal dapat membawa informasi multi-bit, memungkinkan kontrol lebih besar dengan sinyal frekuensi rendah.

“Ini membantu pemahaman kita tentang bagaimana otak kita dapat bekerja pada tingkat superkomputer dengan tingkat impuls listrik yang jauh lebih rendah dan energi yang setara dengan bola lampu lemari es. Semakin banyak kita belajar tentang tingkat kontrol ini, ini membantu kita mempelajari bagaimana otak kita. sangat efisien, “kata Hoppa.

Selama beberapa dekade, para peneliti telah mencari regulator molekuler dari plastisitas sinaptik dengan berfokus pada mesin molekuler pelepasan bahan kimia. Hingga saat ini, pengukuran pulsa listrik sulit untuk diamati karena ukuran terminal saraf yang kecil.

Temuan penelitian baru ini dimungkinkan oleh teknologi yang dikembangkan di Dartmouth untuk mengukur tegangan dan pelepasan neurotransmitter dengan teknik menggunakan cahaya untuk mengukur sinyal listrik dalam koneksi sinaptik antar neuron di otak.

Di masa mendatang, tim akan berusaha untuk menentukan bagaimana penemuan tersebut berkaitan dengan perubahan metabolisme otak yang terjadi selama penuaan dan menyebabkan gangguan neurologis umum.

Menurut tim peneliti, sistem molekuler ada di area otak yang mudah ditargetkan oleh obat-obatan dan dapat membantu pengembangan terapi obat.

Pendanaan untuk penelitian ini disediakan melalui penghargaan KARIR Sains Nasional dan dari Klingenstein-Simons Fellowship.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : https://totosgp.info/