
Ringkasan Makalah
Metodologi
Penelitian ini bertujuan untuk memetakan jaringan saraf seluruh orang dewasa Drosophila melanogaster otak. Para peneliti menggunakan mikroskop elektron bagian serial untuk menangkap gambar otak secara detail, memungkinkan mereka merekonstruksi hubungan antar neuron. Hal ini melibatkan pembuatan connectome, atau peta sinapsis lengkap, yang menunjukkan bagaimana neuron berkomunikasi satu sama lain. Prosesnya dimulai dengan mencitrakan otak lalat menjadi beberapa bagian, menyelaraskan gambar-gambar tersebut, dan kemudian menggunakan algoritma pembelajaran mesin dan pemeriksaan manual oleh komunitas ilmuwan global untuk mengidentifikasi dan memetakan lebih dari 139.000 neuron dan 54,5 juta sinapsis.
Pekerjaan rekonstruksi dibagi di antara tim-tim khusus, yang memberi anotasi dan menganalisis otak menggunakan alat komputasi canggih, seperti FlyWire, untuk memvisualisasikan dan mengatur data. Studi ini secara khusus berfokus pada pemetaan proyeksi antara wilayah otak yang berbeda untuk memahami bagaimana masukan sensorik mengalir ke keluaran motorik.
Hasil Utama
Para peneliti berhasil membuat diagram pengkabelan lengkap pertama, atau connectome, dari otak lalat dewasa, mengungkapkan lebih dari 139.000 neuron dan jutaan koneksi sinaptik. Mereka mengidentifikasi jalur yang dilalui sinyal sensorik, seperti penglihatan dan penciuman, saat berpindah dari neuron sensorik ke neuron motorik, yang mengontrol perilaku.
Mereka juga memetakan berbagai jenis neuron berdasarkan perannya, seperti neuron sensorik, motorik, dan interneuron, dan menemukan bahwa banyak neuron di otak lalat berkomunikasi melintasi belahan otak. Yang penting, mereka menunjukkan bagaimana jaringan di berbagai wilayah otak memungkinkan terjadinya fungsi kompleks seperti gerakan, memori, dan integrasi sensorik.
Keterbatasan Studi
Meskipun penelitian ini memberikan peta rinci tentang otak lalat dewasa, terdapat beberapa keterbatasan. Pertama, connectome hanya mewakili satu individu lalat, dan variabilitas individu dalam struktur otak mungkin tidak sepenuhnya ditangkap. Selain itu, peta tersebut berfokus pada sinapsis kimia, mengabaikan sinapsis listrik yang juga dapat berperan dalam fungsi otak.
Keterbatasan lainnya adalah meskipun connectome menunjukkan neuron mana yang terhubung, connectome tidak secara langsung menunjukkan seberapa kuat atau sering neuron berkomunikasi, sehingga dapat memengaruhi pemahaman perilaku. Terakhir, karena proses rekonstruksi melibatkan beberapa alat otomatis, terdapat potensi kesalahan kecil dalam segmentasi neuron atau identifikasi sinapsis.
Diskusi & Kesimpulan
Studi ini memberikan wawasan inovatif tentang bagaimana keseluruhan otak dapat dipetakan pada tingkat sinaptik, menawarkan data berharga bagi ahli saraf yang mempelajari fungsi dan perilaku otak. Connectome menunjukkan bahwa otak sangat saling berhubungan, dengan wilayah tertentu yang didedikasikan untuk memproses berbagai jenis informasi sensorik, sementara wilayah lain berfokus pada pengintegrasian informasi ini untuk menghasilkan tindakan.
Temuan ini bisa berdampak lebih dari sekadar lalat, karena prinsip organisasi serupa mungkin berlaku pada otak yang lebih besar dan kompleks, termasuk otak mamalia. Kesimpulan utamanya adalah memahami koneksi saraf ini dapat menghasilkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana otak menghasilkan perilaku, yang pada akhirnya dapat membantu memahami gangguan saraf pada manusia.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didukung oleh beberapa institusi dan organisasi penelitian, termasuk Princeton Neuroscience Institute, Howard Hughes Medical Institute, dan MRC Laboratory of Molecular Biology. Selain itu, kontribusi dari ilmuwan warga melalui platform seperti FlyWire sangat penting dalam pengoreksian manual data connectome. Para peneliti mengungkapkan tidak ada konflik kepentingan, dan data serta alat penelitian telah tersedia untuk umum melalui sumber daya online, sehingga mendorong eksplorasi dan penelitian lebih lanjut oleh komunitas ilmiah yang lebih luas.