Ilmuwan Universitas Kalifornia Menemukan Protein Otak yang Menyebabkan Kejang dan Perilaku Sosial Abnormal

Washington, Inako

Sebuah tim yang dipimpin oleh seorang ilmuwan biomedis di University of California, Riverside telah menemukan mekanisme baru yang bertanggung jawab atas perkembangan abnormal koneksi neuron di otak tikus yang mengarah pada kejang dan perilaku sosial yang abnormal. Hasil studi tersebut telah dipublikasikan di Journal of Neuroscience.

Para peneliti memusatkan perhatian pada hipokampus, area otak yang memainkan peran penting dalam pembelajaran dan interaksi sosial; dan sinapsis, yang merupakan kontak khusus antara neuron.

Setiap neuron di otak menerima banyak input sinaptik rangsang dan penghambatan. Keseimbangan antara eksitasi dan penghambatan di sirkuit saraf, yang dikenal sebagai keseimbangan E / I dan dianggap penting untuk fungsi sirkuit dan stabilitas dan penting untuk pemrosesan informasi di sistem saraf pusat, dapat berperan dalam menyebabkan banyak gangguan neurologis, termasuk epilepsi, gangguan spektrum autisme, dan skizofrenia.

Para peneliti juga fokus pada protein yang disebut ephrin-B1, yang membentang di membran yang mengelilingi sel dan berperan dalam menjaga sistem saraf.

Tujuan dari penelitian mereka adalah untuk menentukan apakah penghapusan atau produksi berlebihan ephrin-B1 dalam astrosit - sel glial di otak yang mengatur koneksi sinaptik antara neuron - mempengaruhi pembentukan dan pematangan sinapsis pada hipokampus yang sedang berkembang dan mengubah E / Saya menyeimbangkan, yang menyebabkan defisit perilaku.

"Kami menemukan perubahan keseimbangan E / I diatur oleh astrosit di otak yang sedang berkembang melalui protein efrin," kata Iryna Ethell, seorang profesor ilmu biomedis di UCR School of Medicine yang memimpin penelitian tikus.

"Lebih lanjut, ephrin-B1 astrositik terkait dengan pengembangan jaringan penghambat di hipokampus selama periode perkembangan kritis, yang merupakan penemuan baru dan tak terduga. Secara khusus, kami menunjukkan hilangnya ephrin-B1 astrositik memiringkan keseimbangan E / I di mendukung eksitasi dengan mengurangi penghambatan, yang kemudian membuat sirkuit saraf menjadi hiperaktif. Hiperaktivitas ini bermanifestasi sebagai berkurangnya kemampuan bersosialisasi pada tikus dan menyarankan mereka dapat berfungsi sebagai model baru untuk mempelajari gangguan spektrum autisme."

Temuan studi ini dapat memajukan pemahaman ilmuwan tentang mekanisme yang menyebabkan gangguan perkembangan saraf, memungkinkan para peneliti untuk menemukan intervensi baru untuk mengobati gangguan ini dengan menargetkan astrosit selama periode perkembangan tertentu.

Ethell menjelaskan bahwa disfungsi astrosit juga terkait dengan patologi sinaps yang terkait dengan gangguan perkembangan saraf dan penyakit neurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer di mana disfungsi awal pada koneksi sinaptik juga dapat menyebabkan hilangnya neuron.

"Bagaimana tepatnya astrosit menggunakan protein ephrin untuk mengontrol perkembangan jaringan saraf masih harus dieksplorasi dalam penelitian selanjutnya," katanya. "Temuan kami membuka penyelidikan baru ke dalam aplikasi klinis masa depan karena gangguan penghambatan telah dikaitkan dengan beberapa gangguan perkembangan, termasuk autisme dan epilepsi."

Laporan ini pertama kali menetapkan hubungan antara astrosit dan perkembangan keseimbangan E / I di hipokampus tikus selama perkembangan awal pascakelahiran.

"Kami memberikan bukti baru bahwa tingkat ephrin-B1 yang berbeda dalam astrosit mempengaruhi baik sinapsis rangsang dan penghambat selama perkembangan dan berkontribusi pada pembentukan jaringan saraf di otak dan perilaku terkait," kata Ethell.

Dia menjelaskan bahwa sinapsis adalah blok bangunan jaringan saraf dan berfungsi sebagai unit pemrosesan informasi mendasar di otak. Sinapsis yang menggairahkan adalah koneksi sel-sel yang memfasilitasi aktivitas neuronal, katanya, sedangkan koneksi penghambatan secara negatif mengatur aktivitas otak untuk mengoordinasikan respons otak, waktu, dan spesifisitasnya.

"Hiperaktivitas jaringan saraf akibat hilangnya atau gangguan fungsi sinapsis penghambat dapat menyebabkan disfungsi saraf dan kejang," tambahnya. "Seperti mobil tanpa rem, otak tanpa neuron penghambat tidak dapat berfungsi dengan baik dan menjadi terlalu aktif, mengakibatkan hilangnya kendali tubuh."

Ethell mengakui penyelidikan lebih lanjut diperlukan untuk menentukan bagaimana tepatnya pensinyalan ephrin dalam astrosit mengubah sinapsis penghambat, dan secara khusus bagaimana astrosit dapat berkontribusi pada mekanisme ini.

"Mengingat minat penelitian yang meluas dan berkembang dalam mekanisme yang dimediasi astrosit yang mengatur keseimbangan E / I dalam gangguan perkembangan saraf, temuan kami menetapkan dasar untuk studi astrosit di masa depan dalam kondisi yang relevan secara klinis," katanya.