Sebuah tim dari University of Geneva telah menemukan mekanisme otak baru yang bertanggung jawab untuk memodulasi sinyal sensorik. Itu bisa terlibat dalam ambang persepsi indera kita.
Korteks serebral memproses informasi sensorik melalui jaringan kompleks koneksi saraf. Bagaimana sinyal ini dimodulasi untuk memperbaiki persepsi? Sebuah tim dari University of Geneva telah mengidentifikasi mekanisme yang dengannya proyeksi thalamik tertentu menargetkan neuron dan memodifikasi rangsangan mereka. Karya ini, diterbitkan di Komunikasi Alammengungkapkan bentuk komunikasi yang sebelumnya tidak diketahui antara dua daerah otak, thalamus dan korteks somatosensori. Ini bisa menjelaskan mengapa stimulus sensorik yang sama tidak selalu menimbulkan sensasi yang sama dan membuka jalan baru untuk memahami gangguan mental tertentu.
Stimulus sensorik yang sama dapat dirasakan dengan jelas kadang -kadang, dan tetap tidak jelas pada orang lain. Fenomena ini dapat dijelaskan dengan cara otak mengintegrasikan rangsangan. Misalnya, menyentuh objek di luar bidang penglihatan kita mungkin cukup untuk mengidentifikasinya … atau tidak. Variasi perseptual ini masih kurang dipahami, tetapi mungkin tergantung pada faktor -faktor seperti perhatian atau kehadiran mengganggu rangsangan lainnya. Yang pasti, menurut ahli saraf, adalah bahwa ketika kita menyentuh sesuatu, sinyal sensorik dari reseptor di kulit ditafsirkan oleh daerah khusus yang disebut korteks somatosensori.
Perubahan ini dapat berperan dalam patologi tertentu, seperti gangguan spektrum autisme.
Dalam perjalanan ke sana, sinyal melewati jaringan neuron yang kompleks, termasuk struktur penting di otak yang disebut thalamus, yang berfungsi sebagai stasiun relai. Namun, prosesnya bukan satu arah. Sebagian besar thalamus juga menerima umpan balik dari korteks, membentuk lingkaran komunikasi timbal balik. Tetapi peran dan fungsi yang tepat dari loop umpan balik ini masih belum jelas. Bisakah itu memainkan peran aktif dalam cara kita memandang informasi sensorik?
Jalur modulasi baru
Untuk mengeksplorasi pertanyaan ini, ahli saraf dari University of Geneva mempelajari suatu wilayah di bagian atas neuron piramidal korteks somatosensori, kaya dendrit – ekstensi yang menerima sinyal listrik dari neuron lain. '' Neuron piramidal memiliki bentuk yang agak aneh. Mereka asimetris, baik dalam bentuk maupun fungsi. Apa yang terjadi di bagian atas neuron berbeda dari apa yang terjadi di bagian bawah, '' jelas Anthony Holtmaat, profesor penuh di Departemen Neurosciences Basic (Neufo) dan Synapsy Center untuk
Penelitian Neuroscience untuk Kesehatan Mental di Fakultas Kedokteran Universitas Jenewa, dan Direktur Penelitian.
Timnya fokus pada jalur di mana bagian atas neuron piramidal pada tikus menerima proyeksi dari bagian tertentu dari thalamus. Dengan merangsang kumis hewan – setara dengan sentuhan pada manusia – dialog yang tepat antara proyeksi ini dan dendrit neuron piramidal terungkap. '' Apa yang luar biasa, tidak seperti proyeksi thalamik reguler yang diketahui mengaktifkan neuron piramidal, adalah bahwa bagian dari thalamus yang memberikan umpan balik memodulasi aktivitas mereka, khususnya dengan membuat mereka lebih sensitif terhadap rangsangan, '' kata Ronan Chéreau, peneliti senior di Neufo dan rekan penulis penelitian.
Reseptor yang tidak terduga
Menggunakan teknik mutakhir – pencitraan, optogenetika, farmakologi dan, di atas segalanya, elektrofisiologi – tim peneliti dapat mencatat aktivitas listrik dari struktur kecil seperti dendrit. Pendekatan ini membantu memperjelas bagaimana modulasi ini bekerja pada tingkat sinaptik. Biasanya, neurotransmitter glutamat bertindak sebagai sinyal aktivasi. Ini membantu neuron mengirimkan informasi sensorik dengan memicu respons listrik di neuron berikutnya.
Dalam mekanisme yang baru ditemukan ini, glutamat yang dilepaskan dari proyeksi thalamik berikatan dengan reseptor alternatif yang terletak di daerah spesifik neuron piramidal kortikal. Daripada secara langsung menarik neuron, interaksi ini mengubah keadaan responsifnya, secara efektif membangkitkannya untuk input sensorik di masa depan. Neuron kemudian menjadi lebih mudah diaktifkan, seolah -olah sedang dikondisikan untuk lebih merespons stimulus sensorik di masa depan.
'' Ini adalah jalur yang sebelumnya tidak diketahui untuk modulasi. Biasanya, modulasi neuron piramidal dipastikan dengan keseimbangan antara neuron rangsang dan penghambatan, bukan dengan jenis mekanisme ini, '' jelas Ronan Chéreau.
Implikasi untuk persepsi dan gangguan
Dengan menunjukkan bahwa loop umpan balik spesifik antara korteks somatosensori dan thalamus dapat memodulasi rangsangan neuron kortikal, penelitian ini menunjukkan bahwa jalur thalamik tidak hanya mentransmisikan sinyal sensorik, tetapi juga bertindak sebagai penguat selektif dari aktivitas kortikal. '' Dengan kata lain, persepsi kita tentang sentuhan tidak hanya dibentuk oleh data sensorik yang masuk, tetapi juga oleh interaksi yang dinamis dalam jaringan thalamokortikal, '' tambah Anthony Holtmaat. Mekanisme ini juga dapat berkontribusi untuk memahami fleksibilitas perseptual yang diamati dalam keadaan tidur atau terjaga, ketika ambang sensorik bervariasi. Perubahannya juga dapat berperan dalam patologi tertentu, seperti gangguan spektrum autisme.
Penelitian ini diterbitkan di
Komunikasi Alam
Doi: 10.1038/s41467-025-60835-w
