Sebuah terobosan dalam teknologi pencitraan otak, yang dikenal sebagai HyFMRI, memungkinkan para ilmuwan untuk secara bersamaan memvisualisasikan aktivitas neuron, astrosit, dan aliran darah di otak yang hidup. Teknik hibrida inovatif ini membuka jalan baru untuk memahami fungsi otak yang kompleks dan penyakit neurologis, dengan kemampuan mengamati berbagai aktivitas seluler dan vaskular secara real-time dan non-invasif.
Sebelumnya, metode pencitraan seringkali hanya berfokus pada satu aspek, seperti sinyal listrik neuron atau tingkat oksigen dalam darah. HyFMRI mengatasi keterbatasan ini dengan menggabungkan pencitraan fluoresensi multiplexed, yang menggunakan penanda khusus untuk melacak aktivitas neuron dan astrosit, dengan pencitraan resonansi magnetik (MRI) yang memberikan informasi spasial terperinci. Integrasi data simultan ini sangat krusial untuk memahami bagaimana aktivitas saraf didukung oleh pasokan darah, sebuah proses yang dikenal sebagai kopling neurovaskular.
Teknik ini memanfaatkan protein fluoresen canggih yang menyala sebagai respons terhadap sinyal spesifik dari neuron dan astrosit, memungkinkan pemantauan aktivitas yang berbeda. Komponen MRI kemudian memetakan aliran darah dan oksigenasi, menghubungkan pensinyalan seluler dengan respons vaskular secara akurat. Kopling neurovaskular yang terganggu diduga berperan dalam berbagai kondisi neurologis seperti stroke dan penyakit Alzheimer.
Salah satu keunggulan utama HyFMRI adalah sifatnya yang non-invasif, yang sangat penting untuk studi jangka panjang yang melacak perubahan otak seiring waktu. Pengembangan teknik ini melibatkan sinkronisasi deteksi fluoresensi dengan urutan MRI dan penggunaan algoritma komputer canggih untuk memproses data yang kompleks. Pengujian awal pada model hewan telah berhasil menunjukkan aktivitas neuron yang dipicu oleh stimulus, gelombang kalsium astrosit, dan perubahan aliran darah yang sesuai, menggarisbawahi keterkaitan antara sel-sel otak dan sistem pendukung vaskularnya.
HyFMRI berpotensi memetakan perubahan patologis dalam kondisi seperti penyakit Alzheimer, stroke, dan epilepsi, di mana gangguan kopling neurovaskular dan fungsi astrosit dicurigai, yang dapat membantu diagnosis dini dan pemantauan efektivitas pengobatan. Para peneliti juga mencatat fleksibilitas teknik ini, yang dapat diadaptasi untuk mempelajari jenis sel lain atau bahkan neurotransmitter tertentu dengan menggunakan probe fluoresen yang berbeda. Meskipun saat ini digunakan pada model hewan, upaya sedang dilakukan untuk mengadaptasi HyFMRI untuk studi pada manusia, yang dapat merevolusi diagnostik dan penelitian otak.
Kemajuan ini mendorong inovasi lebih lanjut dalam menggabungkan teknologi pencitraan yang berbeda, memupuk kolaborasi lintas bidang ilmiah. HyFMRI menetapkan tolok ukur baru dalam pencitraan otak, menawarkan jendela yang belum pernah ada sebelumnya ke dalam mekanisme rumit otak dan menandai era baru penemuan. Pencapaian ini, yang diterbitkan dalam Light: Science & Applications, diharapkan dapat mempercepat penemuan dalam ilmu saraf dan kedokteran.