Para peneliti inisiatif Knight sedang menyelidiki proses terperinci di balik bagaimana otak belajar mengendalikan gerakan. Penemuan mereka pada akhirnya dapat menyebabkan peningkatan terapi untuk penyakit Parkinson.
Setiap keterampilan motorik yang Anda peroleh, dari tindakan sederhana seperti berjalan hingga tugas yang tepat seperti pembuatan jam, tergantung pada kelompok kecil neuron di otak. Kelompok -kelompok ini, sering disebut sebagai “kenangan otot,” diaktifkan setiap kali kita memasak, mandi, mengetik, atau melakukan gerakan sukarela lainnya.
Namun, yang tetap tidak jelas, adalah bagaimana kelompok neuron ini terbentuk. Meskipun beberapa dekade penelitian, asal usul ansambel ini belum sepenuhnya dijelaskan.
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Jun Ding, afiliasi dari Wu Tsai Neurosciences Institute, sekarang bekerja untuk mengatasi kesenjangan ini. Dengan dukungan dari Knight Initiative for Brain Resilience Catalyst Award, kelompok Ding telah membuat kemajuan dalam mengungkap bagaimana otak mengatur sirkuit saraf yang memunculkan kenangan motorik.
Temuan terbaru mereka menunjukkan bahwa jaringan ini mengalami reorganisasi yang signifikan selama pembelajaran keterampilan. Pada awalnya, neuron dan koneksi mereka menembak dengan cara yang sebagian besar tidak terkoordinasi, tetapi ketika gerakan dipraktikkan, aktivitas secara bertahap mengkonsolidasikan menjadi pola yang lebih kecil, stabil, dan lebih efisien.
Hasilnya, dirinci dalam dua studi yang diterbitkan di Laporan Sel Dan Alamjuga menjelaskan penyakit Parkinson. Sementara pandangan yang berlaku menyatakan bahwa Parkinson terutama mengganggu aktivasi kenangan motorik yang mapan, pekerjaan Ding, bersama dengan bukti sebelumnya, menunjukkan penjelasan yang berbeda: penyakit ini dapat mengganggu stabilitas ingatan itu sendiri.
Itu juga bisa mempengaruhi bagaimana dokter merawat Parkinson. “Seringkali kami mencoba untuk mengaktifkan kembali ingatan motorik dengan obat seperti L-Dopa, tetapi jika ingatan itu benar-benar terganggu, itu tidak akan berhasil,” kata Ding, seorang profesor bedah saraf dan ilmu neurologi dan neurologis di Stanford Medicine. “Jadi kita sebenarnya perlu memikirkan apa cara paling efisien untuk mengaktifkan kembali sistem dan mendapatkan kembali kemampuan untuk belajar.”
Mempelajari keterampilan baru di lab
Dalam satu set percobaan yang diterbitkan di Laporan Sellaboratorium berfokus pada neuron di striatum, bagian otak yang membantu mengoordinasikan gerakan dan mempelajari yang baru.
Striatum adalah tempat yang disebut ingatan otot berada, dengan jaringan neuron yang mengkode gerakan spesifik.
Untuk menyelidiki bagaimana jaringan ini terbentuk selama pembelajaran keterampilan, peneliti postdoctoral Omar Jáidar, mahasiswa pascasarjana Eddy Albarran, dan rekan -rekannya menempatkan tikus pada roda pemintalan. Selama satu minggu, selama sesi harian singkat, para peneliti mengamati hewan ketika mereka secara bertahap belajar berlari dalam pengaturan yang baru dan agak tidak stabil ini. Sepanjang proses, mereka memantau aktivitas saraf di striatum menggunakan pencitraan fluoresensi dua-foton.
Pada awalnya, ketika tikus pertama kali mencoba tugas, aktivitas di striatum tampak tidak terorganisir: kira-kira tiga perempat dari neuron yang terlihat ditembakkan dalam pola yang tampaknya acak. Namun, ketika tikus menjadi mantap dan lebih mahir, aktivitas saraf bergeser, mengkonsolidasikan ke jaringan yang lebih kecil dan lebih stabil. Dalam proses ini, memori otot ditetapkan.
Rewiring di korteks motor
Dalam percobaan lain yang diterbitkan pada 30 Juli di AlamSesama postdoctoral Ding Mengjun Sheng dan rekannya menunjukkan bahwa sesuatu yang serupa terjadi pada tautan sinaptik yang menghubungkan neuron di korteks motorik primer ke striatum.
Para peneliti menganggap bahwa korteks motorik utama, yang bertanggung jawab untuk perencanaan gerakan, memainkan peran kunci dalam membangun dan menyempurnakan ingatan otot di striatum ketika suatu gerakan menjadi lebih berlatih. Tetapi sekali lagi, bagaimana hal ini terjadi tidak jelas.
Untuk menyelidiki bagaimana belajar keterampilan baru mengubah kabel antara korteks dan striatum, Sheng dan rekannya mengikuti tikus ketika mereka belajar menekan tuas untuk mendapatkan seteguk air. Menggunakan pencitraan dua-foton, mereka melacak ribuan sinapsis yang menghubungkan neuron spesifik di korteks motorik primer ke striatum.
“Apa yang kami temukan tantangan pandangan konvensional,” kata Ding.
Para peneliti telah lama berpikir bahwa ketika neuron menembak, masing -masing sinapsisnya akan mengirimkan sinyal yang sama ke neuron lain.
Bukan itu masalahnya. Ketika tikus pertama kali mempelajari tugas penekan tuas, sinapsis mengirim sinyal campuran: Ketika neuron korteks motorik ditembakkan, beberapa sinapsisnya di striatum melewati sinyal, beberapa tidak, dan polanya akan berubah dari satu tuas tekan ke yang berikutnya.
Tetapi seperti halnya gerakan pengkodean ansambel, himpunan sinapsis yang menghubungkan setiap neuron korteks motor ke striatum mulai besar dan tidak terkoordinasi, tetapi tumbuh lebih kecil, lebih efisien, dan lebih terkoordinasi dari waktu ke waktu.
Ding dan rekannya mengatakan data mereka mengungkapkan secara detail baru bagaimana otak mengatur ulang dirinya sendiri – bahkan pada tingkat akson – untuk menyandikan dan menggerakkan gerakan secara lebih efisien. Saat tikus mencari cara menekan level atau berjalan di atas roda, otak mereka menyempurnakan dari atas ke bawah sirkuit yang memungkinkan gerakan itu.
Cara baru untuk melihat penyakit Parkinson
Studi ini menambah pemahaman kita tentang bagaimana keterampilan seperti mengemudi, berkebun, atau bermain instrumen cenderung menjadi lebih efisien dan andal dengan waktu – tetapi juga dapat membantu menginformasikan perdebatan tentang bagaimana penyakit Parkinson bekerja.
Menurut satu sudut pandang standar, penyakit Parkinson bekerja dengan mengganggu kemampuan otak untuk mengaktifkan kenangan motorik, sementara ingatan itu sendiri tetap utuh.
Penelitian Ding, di sisi lain, menyarankan sesuatu yang lain sedang terjadi. Dalam penelitian sebelumnya, ia dan rekannya menemukan bahwa ketika tikus diberi obat yang mensimulasikan efek Parkinson, tikus kehilangan banyak sinapsis striatal mereka. Pada saat yang sama, mereka juga menumbuhkan sinapsis baru, kata Ding.
Temuan -temuan itu mengisyaratkan bahwa Parkinson tidak hanya menggerogoti kemampuan kita untuk mengaktifkan kenangan motor. Sebaliknya, itu mungkin mengganggu kestabilan pola memori otot yang mapan, mengirimnya kembali ke keadaan yang lebih tidak terkoordinasi sebelum pembelajaran motorik.
Langkah selanjutnya dalam penelitian
“Kami belum memiliki bukti langsung” untuk mengatakan apakah itulah yang terjadi di Parkinson, kata Ding. Untuk itu, ia dan labnya perlu mengajarkan keterampilan baru tikus, lalu lihat apakah obat-obatan yang memisahkan Parkinson memecahkan sinapsis yang mendasari kenangan otot tersebut.
Tetapi jika ide-ide Ding benar, perawatan yang menstabilkan sinapsis dapat mencegah kehilangan memori motorik .. pada saat yang sama, dokter mungkin dapat menggunakan L-dopa-yang berubah menjadi dopamin“Molekul pengajaran” yang membantu otak belajar – khususnya selama terapi fisik, untuk membantu pasien memulihkan sebagian dari apa yang hilang.
“Ini bukan prediksi yang tepat, tetapi pikiran saya ada di sepanjang garis itu,” kata Ding. “Langkah selanjutnya adalah melihat model mouse Parkinson dan melihat apa yang bisa kita pelajari.”
Referensi:
“Penyempurnaan Pengkodean Gerakan yang efisien di striatum dorsolateral di seluruh pembelajaran” oleh Omar Jáidar, Eddy Albarran, Eli Nathan Albarran, Yu-Wei Wu dan Jun B. Ding, 5 September 2025, Laporan Sel.
Doi: 10.1016/j.celrep.2025.116229
“Renovasi Bouton Aksonal Corticostriatal Selama Pembelajaran Motor” oleh Mengjun Sheng, Di Lu, Richard H. Roth, Fuu-Jiun Hwang, Kaiwen Sheng dan Jun B. Ding, 30 Juli 2025, Alam.
Doi: 10.1038/s41586-025-09336-w
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
BN Babel
