Sebuah studi inovatif mengungkapkan peran penting dopamin dalam mengendalikan panjang rangkaian gerakan, menyoroti potensi pengobatan untuk gejala Penyakit Parkinson di luar asosiasi penghargaan dan kesenangan tradisional. Kredit: SciTechDaily.com
Pengaruh Dopamin meluas hingga mengatur panjang gerakan, menawarkan target terapi baru untuk Penyakit Parkinson.
Dopamin, pembawa pesan kimiawi di otak, sebagian besar dikenal karena perannya dalam cara kita merasakan kesenangan dan penghargaan. Namun, penelitian baru dari Champalimaud Foundation (CF) mengalihkan perhatian pada keterlibatan penting dopamin dalam gerakan, yang berimplikasi pada pemahaman dan pengobatan gejala Penyakit Parkinson (PD).
Bayangkan tindakan berjalan. Ini adalah sesuatu yang kebanyakan orang berbadan sehat lakukan tanpa berpikir dua kali. Namun sebenarnya ini adalah proses kompleks yang melibatkan berbagai sistem neurologis dan fisiologis. PD adalah suatu kondisi di mana otak secara perlahan kehilangan sel tertentu, yang disebut neuron dopamin, sehingga mengakibatkan berkurangnya kekuatan dan kecepatan gerakan. Namun, ada aspek penting lain yang terpengaruh: durasi tindakan. Seseorang dengan PD mungkin tidak hanya bergerak lebih lambat tetapi juga mengambil langkah lebih sedikit dalam urutan berjalan atau melakukan pertarungan sebelum berhenti. Studi ini menunjukkan bahwa sinyal dopamin secara langsung mempengaruhi panjang rangkaian gerakan, membawa kita selangkah lebih dekat untuk membuka target terapi baru untuk meningkatkan fungsi motorik pada PD.
“Dopamin paling erat kaitannya dengan penghargaan dan kesenangan, dan sering disebut sebagai neurotransmitter ‘perasaan baik’,” kata Marcelo Mendonça, penulis pertama studi tersebut. “Tetapi, bagi penderita PD yang kekurangan dopamin, biasanya gangguan pergerakanlah yang paling berdampak pada kualitas hidup mereka. Salah satu aspek yang selalu menarik minat kami adalah konsep lateralisasi. Pada PD, gejalanya muncul secara asimetris, seringkali dimulai pada satu sisi tubuh sebelum sisi lainnya. Melalui penelitian ini, kami ingin mengeksplorasi teori bahwa sel-sel dopamin melakukan lebih dari sekadar memotivasi kita untuk bergerak, sel-sel tersebut secara khusus meningkatkan gerakan di sisi berlawanan dari tubuh kita.”
Menjelaskan Otak
Untuk mencapai tujuan ini, para peneliti mengembangkan tugas perilaku baru, yang mengharuskan tikus yang bergerak bebas menggunakan satu kaki pada satu waktu untuk menekan tuas guna mendapatkan hadiah (setetes air gula). Untuk memahami apa yang terjadi di otak selama tugas ini, para peneliti menggunakan satu-foto pencitraan, mirip dengan memberi tikus mikroskop kecil yang dapat dipakai. Mikroskop ini ditujukan pada Substantia nigra pars compacta (SNc), wilayah kaya dopamin jauh di dalam otak yang secara signifikan terkena dampak PD, memungkinkan para ilmuwan untuk melihat aktivitas sel-sel otak secara real-time.
Mereka merekayasa genetika tikus ini sehingga neuron dopamin mereka menyala saat aktif, menggunakan protein khusus yang bersinar di bawah mikroskop. Artinya, setiap kali seekor tikus hendak menggerakkan kakinya atau berhasil mendapatkan hadiah, para ilmuwan dapat melihat neuron mana yang menyala dan bersemangat terhadap tindakan atau hadiah tersebut.
Mengamati neuron-neuron yang bercahaya ini, penemuan-penemuan ini, secara harafiah, mencerahkan. “Ada dua jenis neuron dopamin yang bercampur di area otak yang sama,” catat Mendonça. “Beberapa neuron menjadi aktif ketika tikus hendak bergerak, sementara yang lain menyala ketika tikus mendapat imbalannya. Namun yang benar-benar menarik perhatian kami adalah bagaimana neuron-neuron ini bereaksi bergantung pada kaki mana yang digunakan tikus.”
Bagaimana Dopamin Memilih Sisi
Tim memperhatikan bahwa neuron yang tereksitasi oleh gerakan menjadi lebih terang ketika tikus menggunakan kaki yang berlawanan dengan sisi otak yang diamati. Misalnya, jika mereka melihat otak bagian kanan, neuron akan lebih aktif saat tikus menggunakan kaki kirinya, dan sebaliknya. Menggali lebih dalam, para ilmuwan menemukan bahwa aktivitas neuron yang berhubungan dengan gerakan ini tidak hanya menandakan dimulainya suatu gerakan tetapi juga tampaknya menyandikan, atau mewakili, panjang rangkaian gerakan (jumlah tuas yang ditekan).
Mendonça menjelaskan, “Semakin banyak tikus menekan tuas dengan kaki berlawanan dengan sisi otak yang kami amati, semakin aktif neuronnya. Misalnya, neuron di otak bagian kanan menjadi lebih bersemangat ketika tikus lebih sering menggunakan kaki kirinya untuk menekan tuas. Namun ketika tikus lebih banyak menekan tuas dengan kaki kanannya, neuron-neuron ini tidak menunjukkan peningkatan kegembiraan yang sama. Dengan kata lain, neuron-neuron ini tidak hanya peduli pada apakah tikus bergerak, tetapi juga seberapa banyak mereka bergerak, dan pada sisi tubuh mana.”
Untuk mempelajari bagaimana kehilangan dopamin mempengaruhi pergerakan, para peneliti menggunakan racun saraf untuk secara selektif mengurangi sel-sel penghasil dopamin di satu sisi otak tikus. Metode ini meniru kondisi seperti PD, di mana tingkat dopamin turun dan pergerakan menjadi sulit. Dengan melakukan ini, mereka dapat melihat betapa sedikitnya dopamin yang mengubah cara tikus menekan tuas dengan kedua kakinya. Mereka menemukan bahwa pengurangan dopamin di satu sisi menyebabkan lebih sedikit tekanan tuas dengan kaki di sisi yang berlawanan, sementara kaki di sisi yang sama tetap tidak terpengaruh. Ini memberikan bukti lebih lanjut tentang pengaruh spesifik dopamin terhadap pergerakan.
Implikasi dan Arah Masa Depan
Rui Costa, penulis senior studi tersebut, melanjutkan ceritanya, “Temuan kami menunjukkan bahwa neuron dopamin yang berhubungan dengan gerakan melakukan lebih dari sekedar memberikan motivasi umum untuk bergerak – mereka dapat memodulasi panjang rangkaian gerakan pada anggota tubuh kontralateral, misalnya. . Sebaliknya, aktivitas neuron dopamin yang berhubungan dengan penghargaan lebih bersifat universal, dan tidak memihak pada satu sisi dibandingkan sisi lainnya. Hal ini mengungkapkan peran neuron dopamin dalam pergerakan yang lebih kompleks daripada yang diperkirakan sebelumnya.”
Costa merefleksikan, “Gejala berbeda yang diamati pada pasien PD mungkin terkait dengan hilangnya neuron dopamin—misalnya, yang lebih terkait dengan gerakan atau imbalan. Hal ini berpotensi meningkatkan strategi penanganan penyakit yang lebih disesuaikan dengan jenis neuron dopamin yang hilang, terutama sekarang karena kita mengetahui ada berbagai jenis neuron dopamin yang ditentukan secara genetik di otak.”
Referensi: “Aktivitas neuron dopamin mengkodekan panjang rangkaian gerakan kontralateral yang akan datang” oleh Marcelo D. Mendonça, Joaquim Alves da Silva, Ledia F. Hernandez, Ivan Castela, José Obeso dan Rui M. Costa, 19 Februari 2024, Biologi Saat Ini.
DOI: 10.1016/j.cub.2024.01.067
