Sebuah studi baru menunjukkan cedera otak traumatis memengaruhi seluruh otak, bukan hanya lokasi cedera, sehingga mengubah cara wilayah otak berkomunikasi dan beradaptasi terhadap tugas. Wawasan mengenai plastisitas otak ini membuka jalan baru untuk pengobatan dan rehabilitasi yang ditargetkan, dengan penelitian lebih lanjut direncanakan untuk mengeksplorasi perubahan jangka panjang dan strategi intervensi.
Para peneliti di Fakultas Kedokteran Universitas Tufts telah mengembangkan teknologi pencitraan baru yang menangkap aktivitas saraf di seluruh otak selama minggu-minggu awal pemulihan.
Para ilmuwan di Fakultas Kedokteran Universitas Tufts baru-baru ini melaporkan dalam jurnal Cerebral Cortex bahwa cedera kepala yang cukup parah hingga berdampak pada fungsi otak, misalnya akibat kecelakaan mobil atau terjatuh secara tidak terduga, dapat menyebabkan perubahan pada otak yang melampaui area benturan awal. Melalui penelitian yang dilakukan pada model hewan yang mengalami cedera otak traumatis, tim menemukan bahwa kedua belahan otak berkolaborasi untuk menciptakan koneksi saraf baru, yang bertujuan untuk menggantikan yang rusak.
“Bahkan area yang jauh dari cedera pun berperilaku berbeda segera setelahnya,” kata penulis pertama Samantha Bottom-Tanzer, seorang mahasiswa MD/PhD bidang ilmu saraf di School of Medicine. “Penelitian cedera otak traumatis cenderung berfokus pada bagian yang cedera, namun penelitian ini menunjukkan bahwa seluruh otak dapat terkena dampaknya, dan pencitraan di bagian distal dapat memberikan informasi yang berharga.”
Bottom-Tanzer dan rekannya adalah orang pertama yang menggunakan teknik pencitraan yang menggabungkan sensor fluoresen aktivitas saraf dan elektroda untuk mencatat berapa banyak bagian otak yang berbicara satu sama lain setelah cedera otak. Tim tersebut melacak aktivitas saraf pada tikus hingga 3 minggu pasca cedera selama periode olahraga dan istirahat.
Perubahan Fungsi Otak
Meskipun konektivitas neuron-ke-neuron secara keseluruhan menurun setelah cedera otak, semua tikus dapat menggunakan roda olahraga seperti biasa. Namun, aktivitas otak yang cedera selama periode berlari dan istirahat sangat berbeda dengan otak yang sehat. Anehnya, mereka tidak menunjukkan pola gelombang otak yang berbeda ketika mereka bergerak dibandingkan ketika mereka diam, seperti yang diperkirakan para peneliti.
“Baik memperhatikan atau berjalan, otak berubah keadaan tergantung pada tugas yang Anda lakukan,” kata penulis senior Chris Dulla, profesor dan ketua sementara ilmu saraf di School of Medicine. “Setelah cedera otak traumatis, kemampuan ini tidak begitu kuat, menunjukkan bahwa kejadian seperti itu mengganggu cara otak mengubah keadaan dengan cara yang belum kita pahami.”
“Apa yang dapat kami lihat dari data adalah bahwa otak memiliki solusi baru dalam melakukan semua tugas kompleks ini,” tambahnya.
Implikasi Klinis dan Penelitian Masa Depan
Plastisitas ini memiliki implikasi klinis. Cedera otak traumatis sering kali menyebabkan masalah kesehatan jangka panjang dan membunuh puluhan ribu orang Amerika setiap tahunnya, lapor Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit. Para peneliti memperkirakan bahwa pencitraan otak pasien saat mereka melakukan berbagai aktivitas dapat menunjukkan dengan lebih baik bagaimana seseorang mungkin terluka atau fungsi apa yang terpengaruh, sehingga meningkatkan pengobatan seseorang.
“Studi ini menggarisbawahi kompleksitas bagaimana cedera mempengaruhi otak yang dinamis dan selalu berubah,” kata Bottom-Tanzer. “Kebanyakan orang menganggap otak berada dalam satu keadaan, namun data kami menunjukkan adanya fluktuasi, dan hal ini mungkin menawarkan peluang untuk mengeksplorasi intervensi berbeda untuk terapi fisik, terapi wicara, dan banyak lagi.”
Ke depannya, Bottom-Tanzer, Dulla, dan rekannya berencana untuk meneliti perubahan aktivitas saraf setelah cedera otak traumatis untuk periode pasca pemulihan yang lebih lama. Mereka juga akan mengeksplorasi bagaimana teknologi pencitraan mereka dapat digunakan untuk mengidentifikasi perubahan aktivitas otak yang dapat menyebabkan jenis disfungsi tertentu atau berkorelasi dengan hasil penyakit jangka panjang.
Referensi: “Cedera otak traumatis mengganggu konektivitas kortikal fungsional yang bergantung pada keadaan pada model tikus” oleh Samantha Bottom-Tanzer, Sofia Corella, Jochen Meyer, Mary Sommer, Luis Bolaños, Timothy Murphy, Sadi Quiñones, Shane Heiney, Matthew Shtrahman, Michael Whalen , Rachel Oren, Michael J Higley, Jessica A Cardin, Farzad Noubary, Moritz Armbruster dan Chris Dulla, 13 Februari 2024, korteks serebral.
DOI: 10.1093/cercor/bhae038
Penelitian ini didanai oleh American Epilepsy Society, Departemen Pertahanan AS, dan Institut Nasional Gangguan Neurologis dan Stroke.
