Kode Neural Baru di Hipokampus Terungkap untuk Mengukur Jarak Tempuh

Para ilmuwan telah berhasil mengidentifikasi mekanisme yang sebelumnya tidak terdeteksi yang digunakan otak untuk melacak jarak yang telah ditempuh. Mekanisme ini didasarkan pada perubahan bertahap dalam aktivitas listrik neuron. Proses yang dikenal sebagai integrasi jalur ini sangat krusial, sebab kerusakannya sering kali muncul pada tahap awal kondisi seperti penyakit Alzheimer, menyebabkan pasien mengalami disorientasi.

Tim peneliti dari Institut Ilmu Saraf Max Planck di Florida (MPFI), yang berlokasi di Jupiter, Florida, melaksanakan serangkaian eksperimen. Mereka melatih tikus dalam lingkungan virtual tanpa petunjuk eksternal yang jelas. Hal ini memaksa hewan tersebut untuk sepenuhnya mengandalkan sensasi motorik internal mereka untuk memperkirakan jarak tempuh secara akurat. Penelitian ini melibatkan mahasiswa pascasarjana Rafael Heldmann dan penulis senior, Xue-Bing Wang, pemimpin kelompok riset. Mereka merekam sinyal listrik dari ribuan neuron di hipokampus, area otak yang terkenal dengan keberadaan 'sel tempat' (place cells).

Analisis data menunjukkan bahwa mayoritas neuron tidak mengkodekan lokasi spesifik atau waktu tertentu. Sebaliknya, mereka memperlihatkan salah satu dari dua pola peningkatan aktivitas yang berlawanan, yang secara langsung terkait dengan jarak yang telah dilalui. Satu populasi neuron memulai dengan laju tembakan yang tinggi, yang kemudian menurun secara bertahap seiring pergerakan tikus. Sementara itu, kelompok neuron kedua menunjukkan dinamika terbalik, di mana aktivitasnya meningkat secara bertahap seiring bertambahnya jarak tempuh.

Kedua jenis peningkatan aktivitas ini secara kolektif membentuk kode dua fase. Perubahan awal yang cepat menandakan dimulainya pergerakan, yang kemudian diikuti oleh kemiringan yang lebih lambat berfungsi sebagai penghitung untuk jarak yang telah ditempuh. Ini adalah penemuan penting dalam memahami bagaimana otak memetakan perjalanan.

Signifikansi mekanisme ini terbukti ketika para peneliti menggunakan optogenetika untuk mengganggu sirkuit saraf tersebut. Gangguan ini mengakibatkan kegagalan pada kemampuan tikus untuk menilai jarak secara tepat. Publikasi yang dirilis pada akhir tahun 2025 merinci komponen seluler yang terlibat: interneuron yang mengekspresikan somatostatin (SST) memengaruhi kelompok pertama neuron yang meningkat, sedangkan interneuron yang mengekspresikan parvalbumin (PV) memodulasi kelompok kedua.

Memahami mekanisme yang mendasari navigasi spasial memiliki nilai fundamental. Hal ini karena penurunan fungsi integrasi jalur sering kali menjadi salah satu penanda paling awal dari penyakit Alzheimer. Institut Max Planck di Florida, yang merupakan institusi pertama dan satu-satunya dari Masyarakat Max Planck di Amerika Utara, terus mendalami struktur dan fungsi sirkuit saraf ini.

Upaya tim di masa depan akan difokuskan pada pemeriksaan mendalam mengenai bagaimana pola peningkatan ini dihasilkan. Penemuan lebih lanjut diharapkan dapat memberikan penjelasan yang lebih komprehensif tentang bagaimana pengalaman sesaat diubah menjadi memori yang bertahan lama. Ini membuka jalan baru dalam penelitian neurosains kognitif.