Dopamin

Bagaimana dopamin memicu aktivitas otak

NIDA, Quasihuman / Public domain

Melacak Dopamin

Seperti neurotransmiter lainnya, dopamin membantu neuron untuk berkomunikasi satu sama lain. Dopamin memiliki perhatian khusus bagi ahli saraf karena perannya dalam motivasi, kecanduan, dan beberapa gangguan neurodegeneratif, termasuk penyakit Parkinson. Sebagian besar dopamin otak diproduksi di otak tengah oleh neuron yang terhubung ke striatum, tempat dopamin dilepaskan.

Selama bertahun-tahun, lab Jasanoff telah mengembangkan alat untuk mempelajari bagaimana fenomena molekuler seperti pelepasan neurotransmitter mempengaruhi fungsi di seluruh otak. Pada skala molekuler, teknik yang ada dapat mengungkapkan bagaimana dopamin mempengaruhi sel-sel individual, dan pada seluruh bagian otak, functional magnetic resonance imaging (fMRI) dapat mengungkapkan seberapa aktif daerah otak tertentu. Namun, sulit bagi ahli saraf untuk menentukan bagaimana aktivitas sel tunggal dan fungsi otak mana yang terkait.

Sangat sedikit studi di otak tentang fungsi dopaminergik atau fungsi neurokimia, dikarenakan tidak ada alatnya, “ jelas Jasanoff. “Kami mencoba mengisi kekosongan.”

Sekitar 10 tahun yang lalu, labnya mengembangkan sensor MRI yang terdiri dari protein magnetik yang dapat berikatan dengan dopamin. Ketika pengikatan ini terjadi, interaksi sensor magnetik dengan jaringan di sekitarnya melemah, meredupkan sinyal MRI jaringan. Ini memungkinkan para peneliti untuk terus memantau kadar dopamin di bagian otak tertentu.

Dalam studi baru mereka, Li dan Jasanoff mencoba untuk menganalisis bagaimana dopamin yang dilepaskan di striatum tikus mempengaruhi fungsi saraf baik secara lokal maupun di wilayah otak lainnya. Pertama, mereka menyuntikkan sensor dopamin ke dalam striatum, yang terletak jauh di dalam otak dan memainkan peran penting dalam mengendalikan gerakan. Kemudian mereka secara elektrik menstimulasi bagian otak yang disebut hipotalamus lateral, yang merupakan teknik eksperimental umum untuk rewarding behavior dan mendorong otak untuk menghasilkan dopamin.

Kemudian, para peneliti menggunakan sensor dopamin mereka untuk mengukur kadar dopamin di seluruh striatum. Mereka juga menggunakan fMRI tradisional untuk mengukur aktivitas saraf di setiap bagian striatum. Yang mengejutkan mereka, mereka menemukan bahwa konsentrasi dopamin yang tinggi tidak membuat neuron lebih aktif. Namun, kadar dopamin yang lebih tinggi memang membuat neuron tetap aktif untuk periode waktu yang lebih lama.

Ketika dopamin dilepaskan, ada durasi aktivitas yang lebih lama, menunjukkan respons yang lebih lama terhadap reward tersebut, ” jelas Jasanoff. “Itu mungkin ada hubungannya dengan bagaimana dopamin meningkatkan pembelajaran, yang merupakan salah satu fungsi utamanya.”

Efek jangka panjang

Setelah menganalisis pelepasan dopamin di striatum, para peneliti memutuskan untuk menentukan dopamin ini dapat mempengaruhi lokasi yang lebih jauh di otak. Untuk mengetahuinya, mereka melakukan pencitraan fMRI tradisional di otak sambil memetakan pelepasan dopamin di striatum. “Dengan menggabungkan teknik-teknik ini kita bisa menyelidiki fenomena tersebut dengan cara yang belum pernah dilakukan sebelumnya, “ ungkap Jasanoff.

Daerah yang menunjukkan lonjakan terbesar dalam aktivitas dalam menanggapi dopamin adalah korteks motorik dan korteks insular. Jika dikonfirmasi dalam studi tambahan, temuan ini dapat membantu para peneliti memahami efek dopamin dalam otak manusia, termasuk perannya dalam kecanduan dan pembelajaran.

“Hasil kami dapat mengarah pada biomarker yang dapat dilihat dalam data fMRI, dan korelasi fungsi dopaminergik ini dapat berguna untuk menganalisis fMRI hewan dan manusia,” jelas Jasanoff.

Penelitian ini didanai oleh National Institutes of Health dan Stanley Fahn Research Fellowship dari Parkinson’s Disease Foundation.

Jurnal Referensi:

Li, N., Jasanoff, A. Local and global consequences of reward-evoked striatal dopamine release. Nature 580, 239–244 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2158-3

Tautan ke artikel asli: How dopamine drives brain activity / MIT McGovern Institute for Brain Research

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan penerjemahan menjadi tanggungjawab kami.