Zebrafish menawarkan wawasan baru tentang pembentukan jaringan saraf di otak manusia dan patologi seperti gangguan bipolar dan skizofrenia
Zebrafish, sepupu jauh dari ikan mas biasa ditemukan di Quebec, adalah ikan kecil sekitar 5 cm, asli Asia Selatan. Itu tidak menggunakan otaknya untuk merencanakan makanan minggu ini atau liburan tahunan keluarganya, untuk menyeimbangkan kehidupan pribadinya dan kewajiban profesionalnya, untuk menafsirkan sebuah musik pada piano atau untuk memecahkan masalah rumit yang membutuhkan pemikiran abstrak yang rumit. Namun, otak ikan yang sederhana ini dapat mengungkapkan hal -hal tentang bagaimana otak kita sendiri bekerja. Ilmuwan dari Fakultas Sains dan Teknik Universitas Laval dan Cervo Research Center telah menunjukkan hal ini dalam serangkaian percobaan, yang hasilnya baru saja diterbitkan dalam jurnal Kemajuan Sains.
Pada pandangan pertama, otak ikan zebra tidak ada artinya dibandingkan dengan otak manusia: yang pertama memiliki antara 1 dan 2 juta neuron, sedangkan yang terakhir memiliki 86 miliar. Tapi, menunjukkan Profesor Paul de Koninck, seorang spesialis dalam ilmu saraf molekuler dan bertanggung jawab bersama untuk penelitian ini, “Pemahaman kita tentang otak telah dibangun melalui studi tentang berbagai spesies hewan, dari yang kecil C. elegans cacing ke primata non-manusia. Meskipun ada perbedaan besar antara otak ikan dan manusia, fitur -fitur tertentu, seperti arsitektur neuron, struktur sinaps dan sistem neurotransmitter, telah dilestarikan selama evolusi. “
Elemen-elemen ini bukan satu-satunya penyebut umum antara otak spesies yang berbeda, menambahkan co-leader lainnya, Profesor Patrick Desrosiers, seorang spesialis dalam fisika teoretis dan jaringan saraf. “Cara neuron terhubung satu sama lain juga mengikuti aturan tertentu yang melampaui penghalang spesies. Ada dua bentuk konektivitas antar neuron,” katanya. Yang pertama, bersifat anatomi, tergantung pada hubungan fisik antara neuron. Yang kedua, dikenal sebagai fungsional, diukur dengan aktivitas terkoordinasi neuron atau daerah otak. Neuron atau daerah otak mungkin relatif berjauhan secara fisik, tetapi secara fungsional sangat berdekatan. “
Pada manusia, konektivitas fungsional diukur menggunakan pencitraan resonansi magnetik atau elektroensefalografi. “Ini ditetapkan dengan mengamati area otak mana yang diaktifkan secara bersamaan, baik secara spontan atau ketika melakukan tugas. Namun, informasi yang dapat kita peroleh dari pendekatan ini memiliki resolusi spasial dan temporal yang buruk. Mereka tidak memungkinkan kita untuk memahami apa yang terjadi pada tingkat sel selama pembentukan jaringan neuronal”, menjelaskan profesor de koninck.
Untuk mengisi celah ini, mahasiswa doktoral Antoine Légaré menggunakan alat optogenetik dan neurofotonik untuk mengukur aktivitas lebih dari 54.000 neuron berbeda di 65 daerah otak ikan zebra berusia 5 hingga 7 hari. Itu sekitar setengah dari semua neuron yang membentuk otak ikan ini pada tahap ini. Data ini memungkinkannya untuk memetakan konektivitas fungsional antara neuron dan antara daerah otak. Dia kemudian mereferensikan silang data ini dengan atlas di mana koneksi anatomi sekitar 4.300 neuron di otak ikan zebra disusun.
Apa yang telah diungkapkan oleh karya Antoine yang luar biasa adalah bahwa prinsip-prinsip dasar organisasi jaringan saraf tampaknya serupa di ikan zebra dan manusia, “merangkum Patrick Desrosiers. Saya tidak mengatakan bahwa otak ikan zebra sama dengan otak manusia, tetapi sejauh ini kita belum menemukan fitur seluruh otak network yang eksklusif untuk manusia.”
“Meskipun otak ikan zebra itu kecil, memiliki neuron yang relatif sedikit dan daerah otaknya diatur secara berbeda, cara informasi mengalir antara daerah otaknya menunjukkan kesamaan yang sangat besar dengan apa yang diamati pada manusia. Ini menjadikannya model yang sangat menarik untuk mempelajari konektivitas fungsional otak manusia”, kata Prof. de Koninck.
Studi ini bersifat mendasar, tetapi bisa memiliki dampak yang sangat konkret, melanjutkan peneliti. “Gangguan neurologis atau kejiwaan tertentu dapat terjadi akibat gangguan dalam pemangkasan koneksi neuron. Misalnya, terlalu banyak atau terlalu sedikit pemangkasan selama masa remaja dapat terlibat dalam penyakit seperti neuron yang sangat praktis. bagaimana mikrobiota dapat mempengaruhi perkembangan ini. “
Penandatangan penelitian yang diterbitkan di Kemajuan Sains Adalah Antoine Légaré, Mado Lemieux, Vincent Boily, Sandrine Poulin, Arthur Légaré, Patrick Desrosiers dan Paul de Koninck.
