jurnalistik.co.id – Penelitian yang menelusuri koneksi halus di otak lalat kini membuka cara baru untuk memahami bagaimana gen membentuk perilaku, termasuk kemungkinan kaitannya dengan kondisi pada manusia seperti autisme dan skizofrenia.
Tim peneliti di Cambridge untuk pertama kalinya membandingkan detail pengkabelan otak lalat jantan dan betina, dengan fokus pada perbedaan sirkuit saraf yang dikaitkan dengan perilaku spesifik.
Menurut laporan mereka, pemetaan menyasar seluruh koneksi saraf dalam skala yang sangat rinci, sehingga perbedaan kecil yang muncul dapat dilacak ke perubahan besar pada pola perilaku.
Jefferis, yang co-lead studi bersama Prof Gregory Jefferis dari Medical Research Council’s Laboratory of Molecular Biology dan University of Cambridge, menjelaskan bahwa terobosan ini menawarkan “a really important new avenue in neuroscience”. Ia menyamakan dampaknya dengan “the invention of a powerful new telescope in increasing our understanding of the Universe”.
Ia juga menekankan bahwa manusia memiliki “amazing stuff in our heads” yang memungkinkan kemampuan luar biasa, dan perkembangan ini diharapkan membantu memahami cara kerja sistem-sistem tersebut.
Peta 124 juta koneksi pada otak lalat jantan
Riset tersebut memetakan seluruh “124 million connections” antarsel saraf pada otak lalat jantan. Pemetaan serupa terhadap otak betina disebut sudah pernah dilakukan dua tahun sebelumnya.
Dalam prosesnya, otak lalat dipotong menjadi 66 bagian, lalu masing-masing bagian difoto melalui rangkaian pemindaian berulang. Langkah ini memungkinkan tim membangun rekonstruksi jaringan saraf dalam bentuk peta tiga dimensi.
Jefferis dan kolaboratornya kemudian menganalisis setiap sel saraf, setiap “wire”, serta setiap hubungan yang menghubungkan bagian-bagian tersebut, sebelum menyatukannya menjadi peta otak dan korda saraf.
Ketika membandingkan dua peta itu, mereka menemukan bahwa sekitar 95% sel saraf berada di tempat yang sama antara otak jantan dan betina. Meski demikian, tersisa sekitar 5% perbedaan dianggap cukup untuk memunculkan perilaku yang berbeda secara jelas.
Dr Isabella Beckett, joint first author penelitian yang dimuat dalam Journal Cell, mengatakan, “We were expecting to find differences, and we found them, and we’re excited by what we got”. Ia menambahkan bahwa perbedaan kecil dapat membawa dampak besar bagi perilaku.
Kaitkan perbedaan koneksi dengan agresi, ritual pacaran, dan lagu cinta
Dalam pengamatan tentang perilaku pacaran, misalnya, lalat jantan melacak gerak betina saat ia berpindah. Peneliti mengidentifikasi sirkuit otak yang berhubungan dengan sifat tersebut serta menemukan perbedaan penting pada pola pengkabelannya.
Menurut temuan mereka, jantan memiliki tambahan elemen yang diduga meningkatkan kemampuan pelacakan visual.
Perbedaan berikutnya terkait agresi. Laporan menyebut jantan lebih sering berkelahi, sehingga lebih banyak pengkabelan yang terhubung dengan perilaku tersebut dibandingkan pada betina.
Terakhir, ada “love song circuit”. Jantan diketahui menggoda betina melalui suara, dan tim menemukan adanya pengkabelan yang bersifat unik pada jantan untuk menghasilkan bunyi tersebut.
Dr Philipp Schlegel, co-author studi, menjelaskan bahwa sirkuit itu harus “just right”, karena konsekuensinya pada individu bisa sangat serius bila tidak tepat.
Ia mengungkapkan, “The courtship also includes singing to the female”, lalu merinci bahwa suara diproduksi dengan bergetar menggunakan sayap untuk menghasilkan lagu yang sangat spesifik.
Berita Terkait
Schlegel menambahkan konsekuensi sosial perilakunya: “If the female likes it, she will allow him to approach, and if she doesn’t, and she’s not receptive at a time, she’ll basically reject him, which could be a kick to the face”.
Peran dua gen kunci dalam membentuk pengkabelan
Tiga perbedaan pada pengkabelan jantan dan betina tersebut disebut digerakkan oleh dua gen kunci. Peneliti mengatakan bahwa hubungan gen-gen itu dengan masing-masing perilaku sudah dikenal selama bertahun-tahun.
Namun, yang belum pernah benar-benar terlihat adalah bagian perantara yang menghubungkan gen ke bentuk pengkabelan yang nyata. Dengan pemetaan ini, tim untuk pertama kalinya dapat melihat “actual wiring those genes produce”.
Beckett menegaskan bahwa tujuan utama penelitian bukanlah mencari perbedaan mencolok antara jantan dan betina, apalagi mencari penjelasan neurologis untuk dugaan perbedaan perilaku antara pria dan wanita.
Ia menilai bahwa membandingkan dua otak yang hanya memiliki sedikit perbedaan pengkabelan—namun berkaitan dengan perbedaan perilaku besar yang sudah diketahui—memungkinkan ilmuwan melihat prinsip-prinsip yang mendasari perubahan susunan koneksi untuk semua jenis perilaku.
Dalam penjelasan yang ia berikan, ia menggambarkan eksperimen ini sebagai “one independent variable, the sex”, sehingga peneliti dapat melihat bagian yang berbeda secara lebih terarah.
Implikasi untuk memahami pengaruh gen terhadap perilaku
Jefferis menyebut bahwa pendekatan membandingkan otak lalat memberi “a really good handle” terhadap pertanyaan besar di biologi: bagaimana gen memengaruhi perilaku.
Ia mengingatkan bahwa selama puluhan tahun ilmuwan sudah tahu gen berperan, tetapi selama ini gambaran tentang bagaimana gen “exert their influence” secara detail masih terbatas.
Menurut Jefferis, jawaban berada pada cara gen membentuk pengkabelan otak, dan bagaimana susunan koneksi itu kemudian mengarahkan perilaku.
Ia juga menghubungkan temuan tersebut dengan pola perilaku manusia yang tampak memiliki dasar genetik kuat, seperti variasi gen yang kini dikaitkan dengan skizofrenia dan gangguan spektrum autisme, namun masih belum sepenuhnya dipahami.
Inspirasi bagi kecerdasan buatan dan sistem komputer
Selain potensi penjelasan biologis, penelitian ini juga disebut dapat berkontribusi pada pengembangan AI dan peningkatan kinerja sistem komputer.
Jefferis menyatakan bahwa untuk membuat AI yang efisien seperti otak, kemungkinan besar dibutuhkan inspirasi biologis yang lebih mendasar, termasuk diagram pengkabelan biologis yang benar-benar nyata.
Ia menyinggung upaya sebagian peneliti yang menempatkan otak lalat dalam jaringan buatan untuk melihat apakah pendekatan itu membantu proses belajar serta kendali pada sistem-sistem artifisial.
Kolaborator lain dalam studi ini berasal dari HHMI Janelia Research Campus yang dipimpin Prof Gerry Rubin, Drosophila Connectomics Group di University of Cambridge, Google Research, serta Champalimaud Foundation.
Dengan demikian, studi ini menempatkan peta koneksi saraf jantan dan betina sebagai jembatan antara pengetahuan tentang gen dan kemampuan ilmuwan untuk menelusuri bagaimana perbedaan pengkabelan dapat berujung pada perbedaan perilaku.
