Metode Teknik Otak Baru Mengungkapkan Koneksi Tersembunyi di Balik Fungsi Tingkat Tinggi
Metode pemetaan otak baru mengungkap interaksi saraf yang kompleks, memungkinkan identifikasi tugas, “sidik jari” otak yang unik, dan wawasan perilaku. Hal ini menjanjikan untuk memajukan ilmu saraf dan memahami penyakit neurodegeneratif.
Pendekatan inovatif untuk memetakan aktivitas dan koneksi otak telah memberikan wawasan baru ke dalam pengorganisasian fungsi tingkat tinggi seperti bahasa, pikiran, dan perhatian.
Model aktivitas otak konvensional biasanya berfokus pada interaksi antara dua wilayah pada satu waktu. Keterbatasan ini muncul dari keterbatasan teknik pemodelan yang ada, yang belum cukup maju untuk menangkap kompleksitas interaksi yang melibatkan banyak wilayah otak secara bersamaan.
Sebuah pendekatan baru, yang dikembangkan oleh para peneliti di Universitas Birmingham mampu mengambil sinyal yang diukur melalui neuroimaging, dan membuat model akurat dari sinyal tersebut untuk menunjukkan bagaimana wilayah otak yang berbeda berkontribusi terhadap fungsi dan perilaku tertentu. Hasilnya dipublikasikan di Komunikasi Alam.
Peneliti utama, Dr Enrico Amico, mengatakan: “Sistem kompleks seperti otak bergantung pada interaksi antar kelompok wilayah, bukan hanya antar pasangan wilayah. Meskipun kami mengetahui – secara teori – bahwa hal ini memang terjadi, hingga saat ini kami belum memiliki kekuatan pemrosesan yang diperlukan untuk memodelkan hal ini.”
Memanfaatkan Data Proyek Human Connectome
Dalam penelitian tersebut, kelompok tersebut menggunakan data dari fMRI pemindaian direkam sebagai bagian dari Proyek Human Connectome. Konsorsium penelitian berskala besar ini dibentuk untuk memetakan otak manusia, menghubungkan strukturnya dengan fungsi dan perilaku.
Namun, pemindaian ini hanya dapat memberikan perkiraan aktivitas saraf yang 'berisik', sehingga diperlukan metode statistik untuk membersihkan data dan menyusun perkiraan interaksi yang akurat dari sinyal neuroimaging.
Dengan mengambil 100 subjek yang tidak terkait dari bank data proyek, tim tersebut menghasilkan model interaksi tingkat tinggi yang terperinci. Mereka mengujinya dalam tiga bidang utama, yang dirancang untuk menguji seberapa bermanfaat pendekatan tersebut.
Penerapan Metode Baru
Pada tahap pertama, mereka mampu menunjukkan bahwa ada kemungkinan untuk mengidentifikasi tugas apa yang mungkin dilakukan seseorang saat berada dalam pemindai fMRI. Pada penelitian kedua, tim menunjukkan bahwa ada kemungkinan untuk mengidentifikasi individu tertentu dari sinyal otak mereka – menggunakan sinyal tersebut sebagai semacam sidik jari otak unik untuk individu tersebut.
Dan di area ketiga, para peneliti mendemonstrasikan bagaimana sinyal otak tingkat tinggi dari seseorang dapat dipisahkan dari sinyal tingkat rendah, dan bagaimana sinyal tersebut dapat dikaitkan dengan ciri-ciri perilaku masing-masing individu.
Dr Andrea Santoro, dari CENTAI Institute di Italia, adalah penulis pertama makalah ini. Dia berkata: “Pendekatan kami, yang divalidasi menggunakan data dari individu yang sehat, menunjukkan keuntungan besar yang dapat ditawarkan metode ini bagi penelitian ilmu saraf. Di masa depan, metode ini juga dapat digunakan untuk membantu memodelkan interaksi pada individu dengan penyakit neurodegeneratif, seperti Alzheimerdi mana mereka dapat memberikan wawasan berharga tentang bagaimana fungsi otak berubah seiring waktu, atau bahkan untuk mengidentifikasi gejala praklinis dari kondisi ini.”
Referensi: “Konektomik tingkat tinggi fungsi otak manusia mengungkapkan tanda topologi lokal dari penguraian tugas, identifikasi individu, dan perilaku” oleh Andrea Santoro, Federico Battiston, Maxime Lucas, Giovanni Petri dan Enrico Amico, 26 November 2024, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-024-54472-y
