Sel-sel otak yang berkelap-kelip dan berbentuk bintang mungkin memegang kunci mengapa, bagaimana kita tidur

 Sel-sel otak yang berkelap-kelip dan berbentuk bintang mungkin memegang kunci mengapa, bagaimana kita tidur

Astrosit di otak yang mengekspresikan indikator kalsium berpendar yang ditangkap dengan mikroskop dua foton. Kredit: Ashley Ingiosi, dengan izin dari Biologi Lancar

Sebuah studi baru yang diterbitkan hari ini di jurnal Current Biology menunjukkan bahwa sel otak berbentuk bintang yang dikenal sebagai astrosit bisa sama pentingnya dengan pengaturan tidur sebagai neuron, sel saraf otak.

Dipimpin oleh para peneliti di Elson S. Floyd College of Medicine di Washington State University, penelitian ini membangun momentum baru untuk memecahkan misteri mengapa kita tidur dan bagaimana tidur bekerja di otak. Penemuan ini juga dapat mengatur panggung untuk strategi pengobatan masa depan yang potensial untuk  dan penyakit neurologis dan kondisi lain yang terkait dengan gangguan tidur, seperti PTSD, depresi, penyakit Alzheimer, dan gangguan spektrum autisme.

"Apa yang kita ketahui tentang tidur sebagian besar didasarkan pada neuron," kata penulis utama dan rekan penelitian pascadoktoral Ashley Ingiosi. Neuron, jelasnya, berkomunikasi melalui  yang dapat ditangkap melalui electroencephalography (EEG). Astrosit — sejenis sel glial (atau "lem") yang berinteraksi dengan neuron — tidak menggunakan sinyal listrik, melainkan menggunakan proses yang dikenal sebagai pensinyalan  untuk mengontrol aktivitasnya.

Sudah lama dipikirkan bahwa astrosit — yang dapat melebihi jumlah neuron dengan lima banding satu — hanya menjalankan peran pendukung, tanpa keterlibatan langsung dalam perilaku dan proses. Ahli saraf baru-baru ini mulai melihat lebih dekat peran potensial mereka dalam berbagai proses. Dan sementara beberapa penelitian telah mengisyaratkan bahwa astrosit mungkin berperan dalam tidur, alat ilmiah yang kuat untuk mempelajari aktivitas kalsium mereka belum tersedia hingga saat ini, kata Ingiosi.

Sel-sel otak yang berkelap-kelip dan berbentuk bintang mungkin memegang kunci mengapa, bagaimana kita tidur
Ilustrasi tentang bagaimana mikroskop miniatur menangkap astrosit fluoresen di otak (kiri), dengan gambar mikroskop miniatur astrosit fluoresen di otak ditunjukkan di sebelah kanan. Kredit: Ashley Ingiosi, dengan izin dari Biologi Lancar

Untuk mempelajari lebih dalam peran astrosit dalam tidur, dia dan rekan penulisnya menggunakan model hewan pengerat untuk merekam aktivitas kalsium astrosit selama tidur dan bangun, serta setelah kurang tidur. Mereka menggunakan indikator kalsium fluoresens yang dicitrakan melalui mikroskop kecil yang dipasang di kepala yang melihat langsung ke otak tikus saat mereka bergerak dan berperilaku seperti biasanya. Indikator ini memungkinkan tim untuk melihat aktivitas fluoresen yang digerakkan oleh kalsium berkelap-kelip di astrosit selama perilaku tidur dan bangun. Metodologi unik mereka yang menggunakan mikroskop miniatur ini memungkinkan tim untuk melakukan studi pertama kali tentang aktivitas kalsium astrosit dalam tidur pada hewan yang berperilaku bebas.

Tim peneliti berangkat untuk menjawab dua pertanyaan utama: apakah astrosit berubah secara dinamis di seluruh kondisi tidur dan bangun seperti yang dilakukan neuron? Dan apakah astrosit berperan dalam mengatur kebutuhan tidur, dorongan alami kita untuk tidur?

Melihat astrosit di korteks frontal, area otak yang terkait dengan perubahan EEG yang dapat diukur dalam kebutuhan tidur, mereka menemukan bahwa aktivitas astrosit berubah secara dinamis sepanjang siklus tidur-bangun, seperti halnya neuron. Mereka juga mengamati aktivitas kalsium paling banyak pada awal fase istirahat — saat kebutuhan tidur paling banyak — dan aktivitas kalsium paling sedikit pada akhir fase pengujian, saat kebutuhan untuk tidur menghilang.

Selanjutnya, mereka membuat tikus tetap terjaga selama 6 jam pertama dari fase istirahat normal mereka dan mengamati perubahan aktivitas kalsium secara paralel dengan aktivitas gelombang lambat EEG saat tidur, indikator utama kebutuhan tidur. Artinya, mereka menemukan bahwa kurang tidur menyebabkan peningkatan aktivitas kalsium  yang menurun setelah tikus dibiarkan tidur.turanPIPMemasuki layar penuh

Pertanyaan mereka berikutnya adalah apakah memanipulasi aktivitas kalsium astrosit secara genetik akan memengaruhi pengaturan tidur. 

Untuk mengetahuinya, mereka mempelajari tikus yang kekurangan protein yang dikenal sebagai STIM1 secara selektif dalam astrosit, yang mengurangi jumlah kalsium yang tersedia. Setelah kurang tidur, tikus ini tidak tidur selama atau mengantuk seperti tikus normal setelah diizinkan tidur, yang selanjutnya mengkonfirmasi temuan sebelumnya yang menunjukkan bahwa astrosit memainkan peran penting dalam mengatur kebutuhan untuk tidur.

Akhirnya, mereka menguji hipotesis bahwa aktivitas kalsium astrosit mungkin hanya mencerminkan aktivitas listrik neuron. Penelitian telah menunjukkan bahwa aktivitas listrik neuron menjadi lebih tersinkronisasi selama tidur non-REM dan setelah kurang tidur, tetapi para peneliti menemukan hal yang sebaliknya berlaku untuk astrosit, dengan aktivitas kalsium menjadi kurang tersinkronisasi dalam tidur non-REM dan setelah  .

"Ini menunjukkan kepada kita bahwa astrosit tidak hanya secara pasif mengikuti jejak neuron," kata Ingiosi. "Dan karena mereka tidak selalu menampilkan pola aktivitas yang sama seperti  , ini mungkin sebenarnya mengimplikasikan peran yang lebih langsung dari astrosit dalam mengatur tidur dan kebutuhan tidur."

Lebih banyak penelitian diperlukan untuk mengungkap lebih jauh peran astrosit dalam pengaturan tidur dan tidur, kata Ingiosi. Dia berencana untuk mempelajari  kalsium astrosit di bagian lain otak yang telah terbukti penting untuk tidur dan bangun. Selain itu, dia ingin melihat interaksi astrosit dengan neurotransmiter berbeda di otak untuk mulai mengetahui mekanisme astrosit yang mungkin mendorong kebutuhan tidur dan tidur.

"Temuan penelitian kami menunjukkan bahwa kami mungkin telah mencari di tempat yang salah selama lebih dari 100 tahun," kata penulis senior dan profesor ilmu biomedis Marcos Frank. "Ini memberikan bukti kuat bahwa kita harus menargetkan astrosit untuk memahami mengapa dan bagaimana kita tidur, serta untuk pengembangan terapi yang dapat membantu orang dengan gangguan tidur dan kondisi kesehatan lain yang melibatkan tidur tidak normal."

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Apakah Penuaan Penyakit yang Dapat Anda Balikkan? Pandangan pada Sains di Balik Gerakan Panjang Umur

  DAVE ASPREY, pendiri perusahaan suplemen Antipeluru dan salah satu dari banyak raksasa teknologi Lembah Silikon yang terobsesi untuk memperpanjang masa hidup mereka, dengan terkenal menyatakan bahwa dia ingin hidup lebih dari 180 tahun.  Kedengarannya, terus terang, melelahkan.  Namun siapa yang tidak ingin menyesap dengan lesu dari cangkir gerontologi, dengan asumsi kesehatan dan kebugaran yang wajar? Di situlah letak tangkapannya: Umur panjang adalah sesuatu yang diinginkan dan ditakuti dalam ukuran yang sama.  Paman saya adalah seorang ilmuwan roket di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA di Huntsville, Alabama.  Ketika saya mengunjunginya di tahun-tahun terakhirnya, saya tidak mengenali pria yang dulunya dinamis dan brilian ini.  Dia bingung, lemah, tidak jelas.  Pada tahun 2014, Yehezkiel Emanuel, seorang ahli onkologi terkemuka dan ketua Departemen Etika Medis dan Kebijakan Kesehatan di Universitas Pennsylvania, menulis esai yang blak-b...
Baca selengkapnya

Microbiome Gut Memainkan Peran Penting dalam Pengaturan Tidur

Gambar
Apnea tidur obstruktif mengubah mikrobioma usus pada tikus.  Transplantasi bakteri usus dari tikus dengan OSA ke tikus tanpa gangguan menyebabkan gangguan tidur. University of Missouri-Columbia Obstructive sleep apnea (OSA) adalah kondisi tidur kronis yang mempengaruhi lebih dari satu miliar orang di seluruh dunia.  Bukti menunjukkan OSA dapat mengubah mikrobioma usus (GM) dan dapat meningkatkan penyakit penyerta terkait OSA, termasuk diabetes, hipertensi, dan masalah kognitif. Para peneliti dari Fakultas Kedokteran Universitas Missouri dan MU Health Care telah menemukan bagaimana gangguan tidur terkait OSA memengaruhi mikrobioma usus pada tikus dan bagaimana transplantasi bakteri usus tersebut ke tikus lain dapat menyebabkan perubahan pola tidur pada tikus penerima. David Gozal, MD, Ketua Kesehatan Anak yang Diberkahi oleh Marie M. dan Harry L. Smith di Fakultas Kedokteran MU, mengatakan penelitian tersebut menunjukkan mikrobioma usus memainkan peran utama dalam pengaturan ti...
Baca selengkapnya

Apa Arti Romantis Sesungguhnya Setelah 10 Tahun Pernikahan

Saya seorang kolumnis nasihat, jadi terkadang orang bertanya kepada saya tentang bagaimana mereka bisa "menjaga romantisme tetap hidup" dalam pernikahan mereka.  Ini sedikit membingungkan saya karena, yang dimaksud dengan "romansa", yang saya maksud adalah versi tradisional, yang bergantung pada kehidupan di dalam tanda tanya raksasa yang menegangkan.  Versi romansa ini adalah tentang momen mendebarkan ketika Anda berpikir bahwa seseorang mungkin baru saja terwujud yang akan membuat setiap hal di dunia ini terasa lezat dan luar biasa dan benar selamanya.  Ini muncul dari pertanyaan besar, seperti "Dapatkah saya benar-benar memiliki apa yang saya cari?  Akankah saya benar-benar merasa dicintai, diinginkan, dan benar-benar dipuja pada akhirnya?  Dapatkah saya akhirnya dianggap sebagai jawaban atas mimpi orang lain, pahlawan wanita dengan mata berkilauan dan senyum gerah? "  Dan versi romansa ini memuncak tepat pada saat Anda berpikir, Ya Tuhan, aku benar ...
Baca selengkapnya