Ini menunjukkan teknik stimulasi otak baru

Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:

fakta diverifikasi

publikasi yang ditinjau oleh rekan sejawat

sumber terpercaya

membenarkan

OKE! Gambar ini merangkum hasil setelah stimulasi USG. Stimulasi ultrasonografi tipe gelombang otak intensitas rendah secara bertahap menstimulasi TRPA1 pada astrosit, menyebabkan sekresi neurotransmitter yang bergantung pada BEST1. Hal ini pada gilirannya merangsang neuron di sekitarnya dan menginduksi plastisitas saraf di neuron. Proses ini secara singkat menggambarkan bagaimana perubahan fungsi kognitif yang terkait dengan memori dan pembelajaran yang bergantung pada pola, serta perubahan dalam aspek perilaku, terwujud. Kredit: Institut Ilmu Pengetahuan Dasar

× tutup

Gambar ini merangkum hasil setelah stimulasi USG. Stimulasi ultrasonografi tipe gelombang otak intensitas rendah secara bertahap menstimulasi TRPA1 pada astrosit, menyebabkan sekresi neurotransmitter yang bergantung pada BEST1. Hal ini pada gilirannya merangsang neuron di sekitarnya dan menginduksi plastisitas saraf di neuron. Proses ini secara singkat menggambarkan bagaimana perubahan fungsi kognitif yang terkait dengan memori dan pembelajaran yang bergantung pada pola, serta perubahan dalam aspek perilaku, terwujud. Kredit: Institut Ilmu Pengetahuan Dasar

Kemampuan beradaptasi otak manusia terhadap perubahan internal dan eksternal, yang dikenal sebagai plastisitas saraf, menjadi dasar untuk memahami fungsi kognitif seperti memori dan pembelajaran, serta berbagai gangguan neurologis.

Penelitian baru yang dilakukan oleh tim yang dipimpin oleh Dr. Park Joo Minem dari Pusat Kognisi dan Hubungan Sosial di Institute for Basic Science (IBS) mengungkap teknik baru yang dapat mengubah lanskap pengobatan gangguan otak. Karya ini diterbitkan di Science Advances.

Tim mengembangkan metode stimulasi otak non-invasif yang disebut Ultrasound Frekuensi Rendah Intensitas Rendah Berpola (LILFUS), yang memiliki potensi besar untuk menyebabkan perubahan fungsi otak dalam jangka panjang.

Secara tradisional, metode stimulasi otak magnetik dan listrik telah digunakan untuk memodulasi fungsi otak. Namun, metode ini memiliki keterbatasan yang membatasi resolusi spasial dan kedalaman penetrasi, sehingga sulit untuk menstimulasi wilayah otak tertentu secara tepat dengan efisiensi optimal.

Metode yang lebih invasif, seperti metode yang memerlukan prosedur pembedahan, menunjukkan kontrol yang sangat baik dan efek terapeutik untuk stimulasi otak dalam tertentu, namun memiliki risiko seperti kerusakan jaringan, peradangan, dan infeksi. Keterbatasan ini mendorong pencarian pendekatan alternatif yang dapat mengatasi keterbatasan tersebut dan memberikan modulasi fungsi otak yang lebih efisien dan tepat.

Dalam studi terbaru yang mengungkap IBS, para peneliti menggunakan USG untuk memungkinkan stimulasi yang tepat pada area tertentu di otak. Berbeda dengan gelombang elektromagnetik, USG memiliki keunggulan karena mampu menembus jauh ke dalam jaringan otak.

Para peneliti telah menemukan bahwa stimulasi ultrasonografi dapat memodulasi plastisitas saraf – kemampuan otak untuk memperbaiki dirinya sendiri – melalui aktivasi jalur molekuler utama. Secara khusus, penelitian ini menunjukkan efek USG pada saluran kalsium mekanosensitif dalam astrosit, yang mengontrol kemampuan sel untuk mengambil kalsium dan melepaskan neurotransmiter.

Dalam percobaan ini, protokol USG berisi dua pola stimulasi berbeda menggunakan kombinasi USG intensitas rendah (LILF) 30 Hz dan 5 Hz. Pola pertama disebut TBUS intermiten, menampilkan stimulasi intermiten dengan stimulasi 2 detik diikuti istirahat 8 detik. Pola kedua, disebut TBUS berkelanjutan, melibatkan stimulasi tanpa gangguan selama 40 detik. Selama stimulasi, gelombang otak dipantau dengan menganalisis fase-amplitudo antara gelombang theta dan gamma, dua jenis gelombang otak utama. Grafik terlampir menggambarkan perubahan yang diamati ini. Kredit: Institut Ilmu Pengetahuan Dasar

× tutup

LILFUS dirancang berdasarkan parameter USG spesifik yang meniru pola gelombang otak osilasi theta (5 Hz) dan gamma (30 Hz) yang diamati selama proses pembelajaran dan memori. Alat baru ini memungkinkan para peneliti untuk secara sewenang-wenang mengaktifkan atau menonaktifkan area tertentu di otak – pemberian USG yang terputus-putus ditemukan menghasilkan efek potensiasi jangka panjang, sementara pola yang terus menerus menyebabkan efek depresi jangka panjang.

Salah satu aspek yang paling menjanjikan dari teknologi baru ini adalah kemampuannya untuk memfasilitasi perolehan keterampilan motorik baru. Ketika para peneliti melakukan stimulasi ultrasonografi pada korteks motorik otak pada tikus, mereka mengamati peningkatan signifikan dalam pembelajaran keterampilan motorik dan kemampuan memperoleh makanan.

Informasi lebih lanjut:
Ho-Jeong Kim dkk, Bentuk Plastisitas Tahan Lama melalui Entrainment Gelombang Otak yang Diinduksi Ultrasound Berpola, Kemajuan Sains (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk3198. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk3198

Informasi dari buku harian:
Kemajuan ilmu pengetahuan