Subsirkuit ganglia basal secara khas menyandikan rangkaian dan rentetan urutan tindakan manusia

Ketika kita belajar memainkan sebuah alat musik, gitar misalnya, pertama tama kita harus mempelajari not, skala dan kord terlebih dahulu, agar kemudian kita mampu memainkan sebuah lagu. Aturan yang sama berlaku juga pada fungsi dasar manusia. Sebagai contoh, ketika kita belajar membaca, kita pertama belajar abjad dan aturan tata bahasa dahulu lalu barulah kita mulai memahami sebuah kalimat. Selama bertahun-tahun, ahli saraf tertarik dengan proses ini dan sangat ingin mengetahui bagaimana otak kita dapat secara efisien melakukan fungsi kognitif yang kompleks dengan menghubungkan unsur-unsur terpisah untuk menghasilkan urutan yang bermakna khas. Sebuah studi baru-baru ini menampakkan titik terang atas pertanyaan yang sangat penting ini. Para ilmuwan menemukan bahwa sebuah area spesifik pada otak yang disebut ganglia basal dapat menandai integrasi elemen-elemen tunggal menjadi sebuah urutan perilaku. Para ilmuwan merancang sebuah percobaan di mana mereka pertama kali melatih tikus untuk melakukan kegiatan menekan tuas yang secara bertahap kian dipercepat. Uji perilaku ini sangat mirip dengan seorang manusia yang belajar bermain gitar solo dengan peningkatan tahapan hingga menjadi kian cepat. Lalu, mereka merekam aktivitas saraf yang terjadi pada ganglia basal tikus yang melakukan tugasnya dan ditemukan bahwa saraf ganglia basal menjadikan seluruh urutan tindakan ke dalam sebuah perilaku tunggal. Mekanisme ini disebut “chunking”, yang memungkinkan otak secara efisien mengatur memori dan tindakan dengan mengintegrasikan urutan individual. Ini seakan ganglia basal-lah yang melakukan “chunking”. Ganglia basal diketahui memiliki dua jalur utama yaitu langsung dan tidak langsung. Para ilmuwan menemukan bahwa kedua jalur ini menunjukkan kegiatan serupa pada permulaan gerakan, namun kemudian menunjukkan aktivasi berbeda selama pelaksanaan pengurutan perilaku. Menariknya, sirkuit ganglia basal-lah yang terimplikasi pada gangguan Parkinson dan Huntington, dimana pada penderita kedua gangguan ini akan mengalami kesulitan dalam mengurutkan sesuatu. Penelitian lebih lanjut akan mengungkapkan pemahaman yang lebih mekanistik tentang integrasi urutan pada otak dan potensi intervensi untuk meningkatkannya pada penderita gangguan neurologis.

Gen Tunggal Memisahkan Lebah Ratu dari Lebah Pekerja

Di dalam sarang lebah madu, ratu dan lebah pekerja memiliki pekerjaan yang sangat berbeda. Sebuah studi baru menunjukkan bahwa gen tunggal yang disebut Ultra bithorax (Ubx) memisahkan sang ratu lebah dari lebah-lebah pekerja. Gen Ubx sebelumnya dikenal untuk mengontrol pengembangan kaki dan bagian kaki belakang dan pinggang pada lebah. Menariknya, peneliti saat ini telah mengidentifikasi tiga fungsi khas Ubx pada lebah pekerja. Pertama, Ubx mengembangkan spot halus pada kaki belakang di mana “keranjang serbuk sari (pollen baskets)” berada. Kedua, Ubx mengarahkan pembentukan sebelas bulu spasi sempurna pada bagian kaki yang disebut “sisir serbuk sari (pollen comb)”. Ketiga, Ubx memediasi pembentukan “penekan serbuk sari (pollen press)” yang merupakan tonjolan yang membantu pengepakan dan transportasi serbuk sari kembali ke sarang lebah. Pada dasarnya, gen Ubx mengembangkan tiga struktur fisik berbeda pada lebah pekerja sehingga mereka dapat mengumpulkan dan mengangkut polen atau serbuk sari. Para peneliti mengkonfirmasi penemuan ini dengan membungkam gen Ubx genetik pada lebah pekerja dan mendapati bahwa bentuk fitur kaki khusus, termasuk sisir serbuk sari dan serbuk sari penekan, benar-benar menghilang tanpa adanya gen Ubx. Selain itu, analisis pada spesies lebah lain di sebuah wilayah mengungkapkan bahwa ukuran dan kompleksitas keranjang atau kantung serbuk sari secara langsung berkorelasi dengan perilaku sosial spesies lebah tertentu. Hal ini menunjukkan bahwa keranjang serbuk sari telah mengidentifikasi perannya pada perilaku sosial lebah. Sementara itu, penyerbukan 35 persen tanaman dunia (dengan nilai pasar sekitar 216 milyar dolar Amerika) tergantung pada lebah yang membawa serbuk sari dari satu bunga ke bunga lainnya. Studi ini dapat membantu kita mengembangkan pendekatan genetik baru untuk menghasilkan lebah yang lebih baik, menjadi penyerbuk yang lebih efisien dan pada akhirnya dapat dimanfaatkan untuk memerangi permasalahan penyerbukan di seantero dunia.

Telah Ditemukannya Saklar Molekul dalam Sel Darah Penyebab Penuaan

Seiring berjalannya waktu setiap sel dalam tubuh kita akan menua. Penuaan sel biasanya ditandai dengan hilangnya secara progresif fungsi fisiologis dan meningkatnya kerentanan terhadap kematian. Penuaan sel-sel/ jaringan/organ kita adalah faktor risiko utama untuk setiap penyakit manusia. Salah satu jenis sel kritis yang secara dramatis mengubah sifat-sifatnya selama penuaan adalah sel-sel induk darah alias Hematopoietic Stem Cells (HSCs). HSCs muda memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi berbagai garis keturunan dari sel-sel erythroid, limfoid dan myeloid. HSCs muda adalah sel-sel terpolarisasi (secara asimetri), di mana protein cytoskeletal yang berbeda (disebut juga “kompleks polaritas”) akan didistribusikan di dalam secara asimetris. Sementara pada sel HSCs tua sebagian besarnya adalah sel yang tidak berpolarisasi (secara simetris). Mereka hanya berdiferensiasi menjadi garis keturunan sel myeloid (termasuk sel darah merah, makrofag dan monosit) dan bukannya limfosit (sel darah putih dalam sistem kekebalan tubuh). Perubahan molekuler dalam penuaan HSCs sebagian besar belum diketahui. Sebuah studi baru yang dipublikasikan di Nature menunjukkan titik terang atas identitas molekul pada penuaan HSCs. Para ilmuwan menunjukkan bahwa penuaan HSCs memiliki tingkat lebih tinggi pada protein yang dilepaskan yang disebut sebagai WNT5a, sedangkan HSCs muda hampir tidak memiliki protein WNT5a di dalam selnya. Selain itu, peningkatan kadar WNT5a ditemukan untuk menurunkan tingkat “protein kompleks polaritas” di dalam HSCs dan dengan demikian menghasilkan sel yang apolarisasi, yang menyerupai HSCs tua. Sementara itu, studi transplantasi mengungkapkan bahwa peningkatan kadar WNT5a menyebabkan penuaan terkait fenotipe dan kadar WNT5a rendah menunjukkan proses peremajaan pada tikus. Temuan ini menunjukkan bahwa WNT5a adalah molekul kunci yang mengontrol pergeseran antara HSCs muda dan tua. Pendekatan terapi menggunakan antagonis molekul WNT5a berpotensi mengurangi penuaan terkait patologi pada pasien dengan beragam penyakit kelainan pada darah.