Para peneliti telah mengembangkan alat pencitraan bioluminesen baru yang memungkinkan neuron bercahaya dari dalam, memungkinkan pengamatan aktivitas otak secara real-time tanpa laser eksternal. Inovasi ini, yang disebut CaBLAM, mengatasi keterbatasan metode fluoresensi tradisional dengan menyediakan rekaman yang lebih jelas dan tahan lama pada hewan hidup. Alat ini menjanjikan wawasan lebih dalam tentang fungsi saraf dan aplikasi potensial di luar otak.
Sekitar satu dekade lalu, para ilmuwan di Brown University mulai mengeksplorasi konsep menerangi otak dari dalam menggunakan bioluminesensi. Ide ini mengarah pada pendirian Bioluminescence Hub pada 2017 di Carney Institute for Brain Science, didanai oleh hibah National Science Foundation. Hub ini menyatukan para ahli termasuk Christopher Moore, direktur associate di institut tersebut; Diane Lipscombe, direktur; Ute Hochgeschwender dari Central Michigan University; dan Nathan Shaner dari University of California San Diego.
Terobosan tim adalah Ca2+ BioLuminescence Activity Monitor, atau CaBLAM, yang dirinci dalam studi Nature Methods 2025. Shaner memimpin desain molekul intinya, yang memungkinkan penangkapan aktivitas kecepatan tinggi di sel individu atau subwilayah tanpa cahaya eksternal. Telah diuji secara efektif pada tikus dan ikan zebra, mendukung rekaman hingga lima jam.
"Kami mulai berpikir: 'Bagaimana jika kita bisa menerangi otak dari dalam?'" jelas Moore, menyoroti pergeseran dari teknik fluoresensi yang memerlukan laser dan berisiko merusak sel melalui pemutihan foto atau fototoksisitas. Sebaliknya, bioluminesensi menghasilkan cahaya secara internal melalui reaksi enzim, menghindari noise latar belakang dari penyebaran jaringan dan menghasilkan gambar yang lebih tajam.
"Jaringan otak sudah bersinar samar-samar sendiri ketika terkena cahaya eksternal, menciptakan noise latar belakang," catat Shaner. "Otak tidak secara alami menghasilkan bioluminesensi, jadi ketika neuron yang direkayasa bersinar sendiri, mereka menonjol terhadap latar belakang gelap."
Kemajuan ini memungkinkan pengamatan neuron tunggal yang menembak pada hewan hidup, krusial untuk mempelajari perilaku kompleks dan pembelajaran. Moore menekankan potensinya: "Molekul baru ini telah memberikan, untuk pertama kalinya, kemampuan untuk melihat sel tunggal yang diaktifkan secara independen, hampir seolah-olah Anda menggunakan kamera film yang sangat istimewa dan sensitif."
Proyek ini melibatkan 34 ilmuwan dari institusi seperti Brown, UCLA, dan NYU, didukung oleh National Institutes of Health, NSF, dan Paul G. Allen Family Foundation. Di luar neurosains, CaBLAM dapat melacak aktivitas di seluruh tubuh secara bersamaan, memperluas kemungkinan penelitian.
