Sebuah penelitian inovatif mengungkapkan jalur langsung antara ganglia basalis yang membentuk kebiasaan di otak dan otak kecil, yang terlibat dalam pembelajaran motorik. Hubungan ini dapat membentuk kembali pemahaman kita tentang fungsi otak dan menginformasikan pengobatan baru untuk gangguan seperti Parkinson. Kredit: SciTechDaily.com
Para peneliti mengatakan satu wilayah otak, yaitu otak kecil (cerebellum), mungkin memiliki pengaruh lebih besar terhadap neuron dopamin ini daripada yang diperkirakan.
Temuan baru dipublikasikan hari ini (25 Januari) di jurnal Alam Ilmu saraf telah menjelaskan jalur misterius antara pusat penghargaan di otak yang merupakan kunci bagaimana kita membentuk kebiasaan, yang dikenal sebagai ganglia basal, dan wilayah lain yang secara anatomi berbeda tempat hampir tiga perempat neuron otak berada dan membantu pembelajaran motorik, dikenal sebagai otak kecil.
Para peneliti mengatakan hubungan antara kedua wilayah tersebut berpotensi mengubah pandangan mendasar kita tentang bagaimana otak memproses gerakan sukarela dan pembelajaran terkondisi, dan dapat memberikan wawasan segar mengenai mekanisme saraf yang mendasari kecanduan dan penyakit neurodegeneratif seperti Parkinson.
Menjelajahi Koneksi Neural yang Belum Dipetakan
“Kami sedang mengeksplorasi komunikasi langsung antara dua komponen utama sistem pergerakan otak kita, yang tidak ada dalam buku teks ilmu saraf. Sistem ini secara tradisional dianggap berfungsi secara independen,” kata Farzan Nadim, ketua Departemen Ilmu Biologi NJIT, yang penelitiannya bekerja sama dengan laboratorium Khodakhah di Albert Einstein College of Medicine didanai oleh Institut Kesehatan Nasional.
“Jalur ini berfungsi secara fisiologis dan berpotensi memengaruhi perilaku kita setiap hari.”
Meskipun kedua struktur subkortikal telah lama dikenal karena perannya yang berbeda dalam mengoordinasikan gerakan melalui korteks serebral, keduanya juga penting untuk pembelajaran terkondisi dan koreksi kesalahan.
Ganglia basalis, sekelompok inti otak tengah yang Nadim gambarkan sebagai “sistem yang tidak boleh dilakukan di otak” untuk menentukan apakah kita memulai atau menekan gerakan, juga terlibat dalam pembelajaran perilaku berbasis penghargaan yang dipicu oleh pelepasan dopamin.
“Sistem pembelajaranlah yang mendorong perilaku termotivasi, seperti belajar untuk mendapatkan nilai bagus. Itu juga dibajak dalam kasus kecanduan,” kata Nadim, salah satu penulis studi tersebut. “Di sisi lain, setiap perilaku yang kita pelajari – baik itu memukul bola bisbol atau bermain biola – pembelajaran motorik ini terjadi di otak kecil Anda di bagian belakang otak. Ini adalah mesin pengoptimalan otak Anda.”
Namun, penelitian terbaru tim menunjukkan bahwa otak kecil mungkin terlibat dalam keduanya.
Implikasi terhadap Gangguan Gerakan dan Kognitif
Dalam studi mereka, Nadim dan kolaborator mengatakan mereka telah melaporkan bukti langsung pertama bahwa kedua sistem tersebut saling terkait – menunjukkan otak kecil memodulasi tingkat dopamin ganglia basal yang mempengaruhi inisiasi gerakan, kekuatan gerakan, dan pemrosesan penghargaan.
“Hubungan ini dimulai dari otak kecil dan menuju ke neuron di otak tengah yang menyediakan dopamin ke ganglia basal, yang disebut substantia nigra pars compacta. …. Kami memiliki rekaman otak yang menunjukkan sinyal ini cukup kuat untuk mengaktifkan pelepasan dopamin di ganglia basalis,” jelas Nadim. “Sirkuit ini mungkin berperan dalam menghubungkan otak kecil dengan disfungsi motorik dan nonmotorik.”
Tim tersebut berusaha untuk mengidentifikasi dengan tepat dari mana proyeksi otak kecil ke sistem dopamin berasal pada tingkat inti, sebuah langkah penting dalam mempelajari apakah fungsi jalur ini dapat dimanipulasi, kata Nadim.
Namun, temuan tim sejauh ini dapat memiliki implikasi penelitian terhadap penyakit neurodegeneratif seperti Parkinson, yang berhubungan dengan kematian neuron penghasil dopamin di substansia nigra.
“Jalur ini tampaknya sangat penting bagi kekuatan gerak dan kecepatan proses kognitif kita. Pasien Parkinson tidak hanya mengalami penekanan gerakan, tetapi pada beberapa kasus juga mengalami sikap apatis,” kata Nadim. “Lokasi otak kecil di bagian belakang otak menjadikannya target yang lebih mudah untuk teknik terapi baru, seperti stimulasi transmagnetik non-invasif atau stimulasi arus searah.
“Karena kami telah menunjukkan bahwa otak kecil secara langsung menarik neuron dopamin di substansia nigra, kami sekarang dapat menggunakan model tikus pada Parkinson untuk mengeksplorasi teknik tersebut guna melihat apakah teknik tersebut dapat memicu aktivitas neuron ini dan mengurangi gejala penyakit.”
Referensi: 25 Januari 2024, Ilmu Saraf Alami.
DOI: 10.1038/s41593-023-01560-9
