Peneliti telah merancang protein yang mendeteksi sinyal glutamat halus antar neuron, mengungkap aspek komunikasi otak yang sebelumnya tersembunyi. Alat ini memungkinkan pengamatan waktu nyata bagaimana sel otak memproses informasi masuk, berpotensi memajukan studi tentang pembelajaran, memori, dan gangguan neurologis. Temuan, yang diterbitkan di Nature Methods, menyoroti terobosan dalam neurosains.
Neuron otak berkomunikasi melalui sinyal listrik dan kimia, tetapi hingga kini, ilmuwan hanya bisa mengamati pesan listrik keluar, meninggalkan pertukaran kimia masuk sebagian besar tak terlihat. Sensor protein baru, iGluSnFR4—diucapkan 'glue sniffer'—mengubah itu dengan menangkap pelepasan glutamat lemah di sinapsis secara waktu nyata. Glutamat, neurotransmitter eksitator utama otak, krusial untuk proses seperti pembelajaran dan memori, namun sinyal singkat dan lemahnya sulit diukur.
Dirancang oleh tim di Allen Institute dan HHMI's Janelia Research Campus, iGluSnFR4 bertindak sebagai indikator molekuler yang cukup sensitif untuk mendeteksi bahkan peristiwa sinaptik terkecil. Ini memungkinkan peneliti melihat bagaimana neuron individu mengintegrasikan ribuan input sebelum memutuskan untuk menembak, mencerahkan komputasi otak kompleks yang mendasari pikiran dan keputusan.
"Ini seperti membaca buku dengan semua kata acak dan tidak memahami urutan kata atau bagaimana mereka disusun," jelas Kaspar Podgorski, penulis utama dan ilmuwan senior di Allen Institute. "Apa yang kami ciptakan di sini adalah cara mengukur informasi yang masuk ke neuron dari sumber berbeda, dan itu adalah bagian kritis yang hilang dari penelitian neurosains."
Alat ini juga menjanjikan untuk penelitian penyakit. Gangguan dalam sinyal glutamat terlibat dalam kondisi termasuk penyakit Alzheimer, skizofrenia, autisme, dan epilepsi. Dengan memantau sinyal ini secara presisi, ilmuwan dapat lebih memahami mekanisme penyakit dan menguji terapi potensial.
Kolaborasi adalah kunci kesuksesan sensor. "Kesuksesan iGluSnFR4 berasal dari kolaborasi dekat kami yang dimulai di HHMI's Janelia Research Campus antara tim GENIE Project dan lab Kaspar," kata Jeremy Hasseman, ilmuwan di Janelia. Protein ini sekarang tersedia bagi peneliti melalui Addgene, mendorong penggunaan lebih luas dalam neurosains.
Kemajuan ini menjembatani kesenjangan dalam mengamati percakapan saraf lengkap, melampaui pandangan terfragmentasi ke wawasan komprehensif tentang fungsi otak.
