Para ilmuwan di Keck School of Medicine of the University of Southern California telah mengidentifikasi organisasi empat lapis jenis neuron di wilayah CA1 hipokampus tikus, pusat kunci untuk memori, navigasi, dan emosi. Studi yang diterbitkan di Nature Communications pada Desember 2025 menggunakan pencitraan RNA canggih untuk memetakan aktivitas genetik di puluhan ribu neuron dan mengungkapkan pita-pita khusus yang bergeser yang mungkin membantu menjelaskan perbedaan perilaku dan kerentanan penyakit.
Hipokampus, yang krusial untuk membentuk ingatan, navigasi spasial, dan aspek pemrosesan emosional, telah lama diketahui bervariasi secara fungsional di seluruh subwilayahnya. Studi baru dari Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute (Stevens INI) di Keck School of Medicine USC melaporkan struktur berlapis yang sebelumnya tidak terlihat di dalam subwilayah CA1 hipokampus tikus.
Diterbitkan secara online di Nature Communications pada 3 Desember 2025, penelitian ini menggambarkan empat pita kontinu dari neuron piramidal CA1, masing-masing dibedakan oleh pola ekspresi gen spesifik. Pekerjaan ini dibangun di atas Hippocampus Gene Expression Atlas sebelumnya dari tim, yang telah menyarankan bahwa CA1 mungkin menyembunyikan sublapis jenis sel.
Menggunakan teknik pelabelan RNA yang disebut RNAscope dikombinasikan dengan mikroskopi fluoresensi resolusi tinggi, para peneliti melabeli empat gen penanda dan memeriksa jaringan CA1 tikus pada resolusi molekul tunggal. Menurut studi, mereka mengukur sekitar 332.938 transkrip RNA dalam 58.065 sel lapisan piramidal, menciptakan atlas seluler rinci yang menguraikan batas antara jenis neuron berbeda di seluruh sumbu CA1.
Analisis mereka menunjukkan bahwa neuron CA1 disusun dalam empat lembaran tipis kontinu yang membentang sepanjang panjang rostrokaudal hipokampus. Lembaran ini membentuk lapisan laminar yang berbeda dalam ketebalan dan posisi tergantung pada subwilayah CA1, bukan membentuk campuran seragam jenis sel.
“Studi kami menunjukkan bahwa neuron CA1 diorganisir menjadi empat pita tipis kontinu, masing-masing mewakili jenis neuron berbeda yang didefinisikan oleh tanda molekuler unik. Lapisan ini tidak tetap di tempat; sebaliknya, mereka bergeser secara halus dan berubah ketebalannya sepanjang hipokampus,” kata penulis senior Michael S. Bienkowski, PhD, asisten profesor fisiologi dan neurosains serta teknik biomedis di Keck School of Medicine USC.
Penulis pertama bersama Maricarmen Pachicano, peneliti doktoral di Center for Integrative Connectomics Stevens INI, menyoroti kejelasan visual data: “Ketika kami memvisualisasikan pola RNA gen pada resolusi sel tunggal, kami bisa melihat garis-garis jelas, seperti lapisan geologi di batu, masing-masing mewakili jenis neuron berbeda.”
Para penulis melaporkan bahwa organisasi berlapis ini menawarkan kerangka baru untuk memahami mengapa bagian berbeda dari CA1 mendukung perilaku berbeda, termasuk memori, navigasi, dan emosi, serta mengapa beberapa jenis neuron tampak lebih rentan dalam gangguan seperti penyakit Alzheimer dan epilepsi, di mana hipokampus sering terpengaruh lebih awal. Pekerjaan sebelumnya telah menunjukkan bahwa hipokampus adalah salah satu wilayah pertama yang terkena dampak dalam penyakit Alzheimer dan juga terlibat dalam epilepsi dan kondisi neurologis lainnya.
Tim mengintegrasikan hasil mereka ke dalam atlas jenis sel CA1 yang diperbarui menggunakan data dari Hippocampus Gene Expression Atlas. Menurut bahan dari Keck School of Medicine USC, sumber daya ini tersedia secara publik dan mencakup visualisasi 3D interaktif yang dapat dieksplorasi melalui aplikasi realitas tertambah Schol‑AR yang dikembangkan di Stevens INI.
Perbandingan dengan data anatomi dan ekspresi gen yang ada menunjukkan bahwa pengaturan laminar serupa mungkin ada di hipokampus primata dan manusia, termasuk variasi ketebalan CA1 yang sebanding, meskipun para penulis mencatat bahwa pekerjaan tambahan diperlukan untuk menentukan seberapa dekat pola manusia cocok dengan yang diamati pada tikus.
Studi ini, yang mengutip dukungan dari lembaga pendanaan penelitian federal AS termasuk National Institutes of Health dan National Science Foundation, dipimpin oleh Bienkowski dan Pachicano, dengan penulis tambahan termasuk Shrey Mehta, Angela Hurtado, Tyler Ard, Jim Stanis, dan Bayla Breningstall.
