Ringkasan: Para peneliti memulai penelitian inovatif untuk mengungkap bagaimana gen yang terkait dengan gangguan spektrum autisme (ASD) bertemu dan memengaruhi neuron otak, khususnya yang mengarah pada peningkatan sensitivitas terhadap suara. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi mekanisme sirkuit saraf umum yang mungkin mendasari berbagai jalur genetik yang berkontribusi terhadap ASD, dengan fokus pada hipersensitivitas pendengaran, suatu kondisi yang secara signifikan mempengaruhi kehidupan individu.
Dengan menyelidiki peran interneuron parvalbumin-positif (PV+) dan menggunakan teknik inovatif seperti optogenetika dan elektrofisiologi in-vivo pada model tikus, tim berharap dapat membuka jalan bagi pengobatan baru dan alat diagnostik untuk hipersensitivitas sensorik pada ASD.
Fakta-fakta kunci:
Menjelajahi mekanisme saraf bersama di ASD: Studi ini meneliti bagaimana gen berbeda yang terkait dengan ASD dapat memengaruhi neuron dengan cara yang serupa, khususnya dalam kaitannya dengan sensitivitas suara.Fokus pada hipersensitivitas pendengaran: Dengan berfokus pada sistem pendengaran, peneliti bertujuan untuk memahami dan mengatasi tantangan yang dihadapi oleh individu dengan ASD yang mengalami lingkungan suara yang luar biasa.Pendekatan inovatif untuk pengobatan potensial: Dengan menggunakan optogenetika dan elektrofisiologi, proyek ini berupaya memanipulasi interneuron PV+ dengan tujuan akhir mengembangkan pengobatan seperti minocycline untuk hipersensitivitas sensorik.
Sumber: Institut Beckman
Laboratorium Auerbach di Beckman Institute for Advanced Science and Technology, didukung oleh hibah sebesar R01 juta dari National Institutes of Health, akan menyelidiki bagaimana berbagai gen yang terkait dengan gangguan spektrum autisme dapat memengaruhi neuron di otak kita, sehingga meningkatkan sensitivitas terhadap suara. .
Gangguan spektrum autisme bersifat kompleks secara genetis, dengan ratusan gen terlibat dalam perkembangannya. Akibatnya, beberapa orang mungkin menyimpulkan bahwa autisme adalah kumpulan gangguan yang tidak berhubungan dengan gejala yang sebanding.
Metode yang digunakan untuk mengukur respons tikus terhadap suara dapat menjadi dasar alat untuk mengukur hipersensitivitas sensorik secara kuantitatif pada manusia untuk digunakan dalam uji klinis. Kredit: Berita Neurosains
Namun, ketika jalan bertemu ketika mendekati suatu tujuan, mungkin ada hambatan pada beberapa tingkat fungsi otak: titik di mana gen yang berbeda menimbulkan efek yang sama di otak dan pada akhirnya menimbulkan gejala yang serupa.
“Anda memiliki konstelasi tanda-tanda klinis yang sangat besar – fenotipe – di satu sisi dan banyak gen yang berinteraksi di sisi lain,” kata pemimpin peneliti Benjamin Auerbach, asisten profesor fisiologi molekuler dan integratif di University of Illinois Urbana- Padang.
“Pertanyaannya adalah: Bagaimana kita berpindah dari titik A ke titik B? Secara khusus, berapa banyak jalur berbeda yang dapat diambil seseorang?”
Dalam penelitian sebelumnya, Auerbach menemukan bahwa dua mutasi genetik paling umum yang terkait dengan ASD memiliki efek berlawanan pada tingkat sel, meskipun keduanya menimbulkan gejala yang serupa. Proyek yang didanai hibah ini akan menyelidiki apakah kesamaan ini mungkin disebabkan oleh mekanisme bersama di tingkat sirkuit saraf.
Auerbach dan timnya akan fokus pada sistem pendengaran, karena hipersensitivitas sensorik umum terjadi pada ASD dan dapat sangat mempengaruhi kualitas hidup seseorang.
Seseorang yang mengalami hipersensitivitas pendengaran mengalami kesulitan dalam memproses informasi suara. Hal ini terutama berlaku di lingkungan seperti pusat perbelanjaan, sekolah, atau transportasi umum, yang sering kali sibuk, berisik, dan mengharuskan individu menyaring kebisingan berlebihan dan masukan sensorik lainnya.
Hipersensitivitas pendengaran digambarkan sebagai sesuatu yang menyakitkan secara fisik, mengganggu kemampuan individu untuk berkonsentrasi, dan dapat menyulitkan interaksi dengan lingkungan dan orang lain.
Sekelompok neuron terhubung dan berkomunikasi satu sama lain dengan melewatkan sinyal melalui sinapsis, yang dapat bersifat rangsang atau penghambatan. Sinapsis rangsang memperkuat sinyal, sedangkan sinapsis penghambat meredamnya.
Biasanya, terdapat keseimbangan yang tepat antara jumlah sinapsis rangsang dan penghambat dalam sirkuit saraf, dan ketidakseimbangan dapat menyebabkan hipereksitabilitas—yang, dalam kasus sirkuit pendengaran, dapat memperkuat informasi suara.
Proyek ini akan menguji apakah dua mutasi gen paling umum yang terkait dengan ASD menyebabkan ketidakseimbangan semacam ini.
Proyek ini akan fokus pada disregulasi jenis interneuron penghambat tertentu, parvalbumin-positif atau PV+, interneuron sebagai mekanisme yang berpotensi digunakan bersama. Interneuron PV+ merupakan regulator yang kuat terhadap sensitivitas dan aktivitas neuron rangsang. Jika fungsinya tidak dikontrol dengan baik, individu mungkin lebih sensitif terhadap suara yang dirasakan orang lain pada volume normal.
Para peneliti akan menggunakan model tikus untuk memeriksa bagaimana otak merespons rangsangan suara dan bagaimana hal ini dapat berubah dengan mutasi gen berbeda yang terkait dengan ASD. Tim akan menggunakan elektrofisiologi in vivo untuk merekam aktivitas listrik dari populasi neuron pendengaran pada model tikus tersebut. Aktivitas ini dapat dikaitkan dengan perubahan perilaku sebagai respon terhadap suatu stimulus, misalnya memainkan suara.
Selain itu, kelompok ini akan bekerja dengan Beckman Research Fellow Howard Gritton, asisten profesor ilmu biologi komparatif dan bioteknologi, untuk menggunakan optogenetika: metode mengendalikan aktivitas seluler dengan cahaya.
Neuron di wilayah tertentu di otak dapat diprogram untuk aktif ketika ada cahaya biru. Misalnya, peneliti dapat menargetkan dan mengaktifkan neuron PV+ untuk menguji apakah hal ini meringankan gejala hipersensitivitas pendengaran pada tikus.
Jika aktivasi neuron PV+ terbukti mengurangi beban pendengaran, para peneliti berharap dapat menggunakan informasi ini untuk mengembangkan pengobatan. Misalnya, tim tersebut bertujuan untuk menunjukkan bahwa minocycline, obat yang memanipulasi interneuron PV+, mungkin merupakan pengobatan potensial untuk hipersensitivitas sensorik.
Metode dan hasil penelitian ini juga dapat membantu dalam identifikasi dan diagnosis masalah sensorik. Metode yang digunakan untuk mengukur respons tikus terhadap suara dapat menjadi dasar alat untuk mengukur hipersensitivitas sensorik secara kuantitatif pada manusia untuk digunakan dalam uji klinis.
Selain itu, penelitian ini berupaya mengidentifikasi biomarker hipersensitivitas sensorik—dalam hal ini, sinyal otak yang dapat diukur dengan EEG—yang dapat digunakan sebagai alat skrining klinis. Banyak penelitian sebelumnya yang telah mengidentifikasi potensi pengobatan kelebihan sensorik dengan menggunakan model hewan belum dapat diterapkan dengan baik pada manusia, dan menemukan biomarker semacam itu dapat membantu dalam hal ini.
“Salah satu alasannya adalah kurangnya biomarker perilaku dan elektrofisiologi yang dapat diterjemahkan antara hewan dan manusia dengan cara yang sangat mudah,” kata Auerbach. “Sistem sensorik berpotensi menjadi alat yang sangat bagus untuk mencoba menjembatani hal tersebut.”
Tentang berita penelitian genetika dan autisme ini
Pengarang: Jenna Kurtzweil
Sumber: Institut Beckman
Kontak: Jenna Kurtzweil – Institut Beckman
Gambar: Gambar dikreditkan ke Neuroscience News
+ There are no comments
Add yours