Mengetahui bagaimana longgar volume otak longgar selama musim dingin adalah langkah pertama untuk memahami bagaimana mereka membalikkan kehilangan ini dan menumbuhkan kembali otak sehat di musim panas
- Obat Air: Studi ini menemukan bahwa shrews umum mengecilkan otak mereka di musim dingin bukan dengan kehilangan sel, tetapi dengan kehilangan air.
- Pemindaian Otak: Tim menggunakan pemindaian MRI, teknologi yang sama yang digunakan di rumah sakit, untuk mengintip di dalam otak live shrews di seluruh musim.
- Apa yang dapat dipelajari manusia: penyusutan otak pada manusia biasanya merupakan tanda penyakit, seperti Alzheimer-S. Tapi tumis bisa menyusut otak mereka tanpa fungsi kompromi atau menyebabkan kerusakan. Shrews dapat menjadi sistem model untuk mengeksplorasi jalur potensial untuk pengobatan Medica penyakit otak manusia.
Common Shrews adalah salah satu dari segelintir mamalia yang diketahui secara fleksibel menyusut dan menumbuhkan kembali otak mereka. Siklus musiman yang langka ini, yang dikenal sebagai fenomena Dehnel-S, telah membingungkan para ilmuwan selama beberapa dekade. Bagaimana otak dapat kehilangan volume dan tumbuh kembali berbulan -bulan kemudian tanpa mengalami kerusakan permanen?
Sebuah studi yang menggunakan MRI non-invasif telah memindai otak tumis yang mengalami penyusutan, mengidentifikasi molekul utama yang terlibat dalam fenomena: air.
-Shrews kami kehilangan sembilan persen dari otak mereka selama penyusutan, tetapi sel-sel tidak mati,- kata penulis pertama Cecilia Baldoni, seorang peneliti postdoctoral dari Max Planck Institute of Animal Behavior di Jerman. -Des kehilangan air.-
Biasanya, sel -sel otak yang kehilangan air menjadi rusak dan akhirnya mati, tetapi dalam keledai yang sebaliknya terjadi. – Sel-sel tetap hidup dan bahkan meningkat jumlahnya,- kata Baldoni.
Temuan ini memecahkan misteri dan membuka jalur potensial untuk pengobatan penyakit otak manusia. -Kami melihat bahwa penyusutan otak di Shrews cocok dengan apa yang terjadi pada pasien yang menderita Alzheimer-S, Parkinson-S dan penyakit otak lainnya,-kata rekan John Nieland seorang ahli penyakit otak manusia di Universitas Aalborg, Denmark.
Studi ini juga menunjukkan bahwa protein spesifik yang dikenal untuk mengatur air aquaporin 4 – kemungkinan terlibat dalam memindahkan air keluar dari sel -sel otak tumis. -Kami melihat protein yang sama ini hadir dalam jumlah yang lebih tinggi pada otak manusia yang sakit juga,- kata Nieland.
Bahwa otak Shrews yang menyusut berbagi karakteristik dengan otak manusia yang sakit membuat kasus bahwa mamalia miniatur ini, dengan kemampuan mereka untuk membalikkan kehilangan otak, juga dapat menawarkan petunjuk untuk perawatan medis. -Langkah selanjutnya adalah mempelajari bagaimana Shrews menumbuhkan kembali otak mereka sehingga kita dapat menemukan cara untuk mengajar otak manusia untuk melakukan hal yang sama,- Nieland menambahkan.
Mengintip di dalam otak yang menyusut
Fenomena Dehnel-S, atau penyusutan otak yang dapat dibalik, jarang terjadi di antara hewan. Hingga saat ini, ia hanya diketahui di tahi lalat Eropa, cerpelai dan musang, dan beberapa spesies cabai. Di antaranya, orang -orang awam umum adalah yang paling banyak dipelajari. Saat menjalani Dehnel-S, otak mereka menjadi lebih kecil dari musim panas hingga akhir musim dingin, lalu tumbuh kembali di musim semi.
Para ilmuwan menyebut pengubah ukuran reversibel ini – plastisitas otak, – dan diperkirakan membantu orang -orang cepat menghemat energi ketika makanan langka. -Mamalia kecil ini, yang tidak lebih besar dari ibu jari Anda, harus makan setiap beberapa jam baik di musim panas ketika ada banyak untuk dimakan atau di musim dingin ketika ada sangat sedikit,-kata Dina Dechmann, seorang pemimpin kelompok di Max Planck Institute of Animal Behavior yang telah mempelajari fenomena Dehnel-S selama lebih dari 13 tahun.
Para peneliti menggunakan MRI beresolusi tinggi untuk memindai otak-otak orang-orang biasa yang ditangkap di Jerman di musim panas dan kemudian ditangkap kembali di musim dingin. Teknik pencitraan medis memungkinkan para ilmuwan untuk secara non-invasif melihat di dalam otak hewan yang hidup selama musim.
-Dengan cara ini, kita bisa melacak bagaimana otak individu berubah ketika mereka mengalami penyusutan dari musim panas ke musim dingin,- kata penulis senior Dominik von Elverfeldt dari Fakultas Kedokteran di Universitas Freiburg, Jerman, yang memimpin pencitraan. Mereka juga membandingkan pemindaian ini dengan pemeriksaan mikroskopis jaringan otak di musim panas dan musim dingin untuk menentukan jumlah sel pada setiap tahap.
Bagaimana Shrews Menarik Dehnel-S
Secara keseluruhan, otak orang -orang awak dalam penelitian ini kehilangan sekitar sembilan persen volume di musim dingin, yang diamati oleh tim karena pergerakan air keluar dari sel -sel otak. Tetapi ketika tim memperbesar ke daerah otak yang berbeda, mereka memperhatikan bahwa tidak semua arar mereda secara setara. Efek yang tidak merata ini bisa menjelaskan paradoks ekologis fenomena dehnel-s besar: bagaimana hewan bertahan hidup dengan otak yang lebih kecil?
-Shrews masih perlu menemukan makanan, melarikan diri dari pemangsa, dan menjalani kehidupan sehari-hari mereka sepanjang musim dingin, yang mereka lakukan dengan otak yang lebih kecil,- kata Baldoni. Menurut standar manusia, kata Nieland, -Ini mengherankan apa yang dicapai oleh para penakluk ini dengan kehilangan otak hampir sepuluh persen. Kami biasanya melihat pasien Alzheimer-S yang menderita reduksi otak persentase yang sama, dan hilangnya fungsi pada pasien ini luar biasa.-
Hasil neuroimaging studi-s menunjukkan jawaban potensial. Sebagian besar daerah otak menyusut di musim dingin dan menunjukkan pergeseran keseimbangan air yang konsisten, dengan lebih sedikit air di dalam sel dan lebih banyak air di sekitarnya. Namun, neokorteks dan otak kecil menyimpang dari pola umum ini, menjaga keseimbangan air yang lebih stabil di dalam dan di luar sel mereka.
Otak 3D dari umum, yang direkonstruksi dari pemindaian MRI in vivo. Warna yang berbeda menunjukkan daerah otak yang berbeda: neokorteks (biru), bohlam penciuman (biru muda), korteks enthorinal/piriform (abu -abu), otak tengah (merah muda), pons dan medula (hijau), thalamus (oranye), hippocampus (kuning), caudoputamen (merah).
-Kauan ini bertanggung jawab atas keterampilan kognitif seperti memori serta kontrol motorik,- kata Baldoni. -Pengabah tampaknya menyesuaikan otak mereka untuk musim dingin seperti kita mungkin menyesuaikan pemanasan di rumah, menjaga kamar-kamar penting tetap panas sambil menjatuhkan daya di daerah di mana kita mampu mengurangi operasi .-
Untuk ahli ekologi, penelitian ini menjelaskan mekanisme di balik strategi musiman yang langka, dan membuka pertanyaan baru. -Kih kami memahami fisiologi dengan lebih baik, kami ingin menghubungkan ini dengan konsekuensi perilaku dari fenomena Dehnel-S,-kata Baldoni. -Bagaimana memiliki otak yang lebih kecil mempengaruhi perilaku? Bisakah Shrews menyelesaikan tantangan navigasi dan koordinasi yang sama di musim dingin seperti yang mereka bisa di musim panas?-
Jalur potensial untuk perawatan medis?
Bagi para ahli saraf, kisah tentang apa yang dapat ditawarkan oleh orang -orang awam yang baru saja dimulai. Banyak penyakit otak – multiple sclerosis, penyakit Parkinson, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), dan penyakit Alzheimer – melibatkan penurunan volume otak karena kehilangan air. Tetapi bagi manusia, kerugian ini berkembang hanya dalam satu arah.
-Jadi jauh tidak ada pengobatan untuk penyakit otak apa pun yang dapat mencegah atau membalikkan hilangnya volume otak ini,- kata Nieland. -Kami sekarang telah menemukan, pada orang-orang awam, hewan yang mendapatkan gejala penyakit otak seperti manusia, tetapi memiliki alat biologis tidak hanya untuk menghentikan proses ini, tetapi juga untuk membalikkannya .-
Langkah selanjutnya untuk tim adalah mempelajari fase kedua Dehnel-S-pertumbuhan kembali otak dari musim dingin ke musim panas. Dengan melakukan itu, mereka berharap dapat membuka petunjuk untuk pengobatan penyakit otak. Menambahkan Nieland: -Gagasan bahwa kita mungkin memiliki model hewan yang dapat membantu kita belajar bagaimana mengobati penyakit yang saat ini tidak dapat disembuhkan adalah hal yang paling menarik yang dapat saya pikirkan .-
