Apa itu Pemangkasan Sinaptik?

Definisi

Pemangkasan sinaptik adalah proses alami yang terjadi di otak antara anak usia dini dan dewasa. Selama pemangkasan sinaptik, otak menghilangkan sinapsis tambahan. Sinapsis adalah struktur otak yang memungkinkan neuron mengirimkan sinyal listrik atau kimia ke neuron lain.

Pemangkasan sinaptik dianggap sebagai cara otak menghilangkan koneksi di otak yang tidak lagi diperlukan. Para peneliti baru-baru ini mengetahui bahwa otak lebih “plastik” dan dapat dibentuk daripada yang diperkirakan sebelumnya. Pemangkasan sinaptik adalah cara tubuh kita mempertahankan fungsi otak yang lebih efisien seiring bertambahnya usia dan mempelajari informasi kompleks baru.

Karena semakin banyak yang dipelajari tentang pemangkasan sinaptik, banyak peneliti juga bertanya-tanya apakah ada hubungan antara pemangkasan sinaptik dan timbulnya gangguan tertentu, termasuk skizofrenia dan autisme.

Bagaimana cara kerja pemangkasan sinaptik?

Selama masa bayi, otak mengalami banyak pertumbuhan. Terjadi ledakan pembentukan sinapsis antar neuron pada awal perkembangan otak. Ini disebut sinaptogenesis.

Periode sinaptogenesis yang cepat ini memainkan peran penting dalam pembelajaran, pembentukan memori, dan adaptasi di awal kehidupan. Pada usia sekitar 2 sampai 3 tahun, jumlah sinapsis mencapai tingkat puncak. Tapi kemudian tak lama setelah periode pertumbuhan sinaptik ini, otak mulai membuang sinapsis yang tidak lagi dibutuhkannya.

Setelah otak membentuk sinapsis, itu bisa diperkuat atau dilemahkan. Ini tergantung pada seberapa sering sinapsis digunakan. Dengan kata lain, prosesnya mengikuti prinsip “gunakan atau hilangkan”: Sinapsis yang lebih aktif diperkuat, dan sinapsis yang kurang aktif dilemahkan dan akhirnya dipangkas. Proses menghilangkan sinapsis yang tidak relevan selama waktu ini disebut sebagai pemangkasan sinaptik.

Pemangkasan sinaptik awal sebagian besar dipengaruhi oleh gen kita. Nanti, itu berdasarkan pengalaman kami. Dengan kata lain, apakah sinapsis dipangkas atau tidak dipengaruhi oleh pengalaman yang dimiliki anak yang sedang berkembang dengan dunia di sekitar mereka. Stimulasi konstan menyebabkan sinapsis tumbuh dan menjadi permanen. Tetapi jika seorang anak menerima sedikit stimulasi, otak akan menyimpan lebih sedikit koneksi tersebut.

Kapan pemangkasan sinaptik terjadi?

Waktu pemangkasan sinaptik bervariasi menurut wilayah otak. Beberapa pemangkasan sinaptik dimulai sangat awal dalam perkembangan, tetapi pemangkasan paling cepat terjadi antara usia 2 dan 16 tahun.

Tahap embrio awal hingga 2 tahun

Perkembangan otak pada embrio dimulai hanya beberapa minggu setelah pembuahan. Pada bulan ketujuh kehamilan, janin mulai memancarkan gelombang otaknya sendiri. Neuron dan sinapsis baru dibentuk oleh otak dengan kecepatan yang sangat tinggi selama waktu ini.

Selama tahun pertama kehidupan, jumlah sinapsis di otak bayi tumbuh lebih dari sepuluh kali lipat. Pada usia 2 atau 3 tahun, bayi memiliki sekitar 15.000 sinapsis per neuron.

Di korteks visual otak (bagian yang bertanggung jawab untuk penglihatan), produksi sinaps mencapai puncaknya pada usia sekitar 8 bulan. Di korteks prefrontal, tingkat puncak sinapsis terjadi kadang-kadang selama tahun pertama kehidupan. Bagian otak ini digunakan untuk berbagai perilaku kompleks, termasuk perencanaan dan kepribadian.

Usia 2 sampai 10 tahun

Selama tahun kedua kehidupan, jumlah sinapsis menurun drastis. Pemangkasan sinaptik terjadi sangat cepat antara usia 2 dan 10 tahun. Selama waktu ini, sekitar 50 persen sinapsis ekstra dihilangkan. Di korteks visual, pemangkasan berlanjut sampai sekitar usia 6 tahun.

Masa remaja

Pemangkasan sinaptik berlanjut hingga remaja, tetapi tidak secepat sebelumnya. Jumlah sinapsis mulai stabil.

Sementara para peneliti pernah mengira otak hanya memangkas sinapsis sampai awal masa remaja, kemajuan terbaru telah menemukan periode pemangkasan kedua selama masa remaja akhir.

Awal masa dewasa

Menurut penelitian yang lebih baru, pemangkasan sinaptik sebenarnya berlanjut hingga awal masa dewasa dan berhenti sekitar akhir 20-an.

Menariknya, selama ini pemangkasan sebagian besar terjadi di korteks prefontal otak, yang merupakan bagian otak yang sangat terlibat dalam proses pengambilan keputusan, pengembangan kepribadian, dan pemikiran kritis.

Apakah pemangkasan sinaptik menjelaskan timbulnya skizofrenia?

Penelitian yang melihat hubungan antara pemangkasan sinaptik dan skizofrenia masih dalam tahap awal. Teorinya adalah bahwa otak penderita skizofrenia “terlalu dipangkas”, dan pemangkasan berlebihan ini disebabkan oleh mutasi genetik yang memengaruhi proses pemangkasan sinaptik.

Misalnya, ketika peneliti melihat gambar otak orang dengan gangguan mental, seperti skizofrenia, mereka menemukan bahwa orang dengan gangguan mental memiliki lebih sedikit sinapsis di wilayah prefrontal dibandingkan dengan otak orang tanpa gangguan mental.

Kemudian, studi besar menganalisis jaringan otak dan DNA post-mortem dari lebih dari 100.000 orang dan menemukan bahwa orang dengan skizofrenia memiliki varian gen tertentu yang mungkin terkait dengan percepatan proses pemangkasan sinaptik.

Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengkonfirmasi hipotesis bahwa pemangkasan sinaptik abnormal berkontribusi pada skizofrenia. Meskipun ini masih jauh, pemangkasan sinaptik mungkin merupakan target yang menarik untuk perawatan bagi orang-orang dengan gangguan mental.

Apakah pemangkasan sinaptik terkait dengan autisme?

Para ilmuwan masih belum menunjukkan penyebab pasti autisme. Kemungkinan ada banyak faktor yang berperan, tetapi baru-baru ini, penelitian telah menunjukkan hubungan antara mutasi pada gen tertentu yang terkait dengan fungsi sinaptik dan gangguan spektrum autisme (ASD).

Tidak seperti penelitian tentang skizofrenia, yang berteori bahwa otak “terlalu dipangkas”, para peneliti berhipotesis bahwa otak orang dengan autisme mungkin “dipangkas.” Maka, secara teoritis, pemangkasan yang kurang ini menyebabkan kelebihan pasokan sinapsis di beberapa bagian otak.

Untuk menguji hipotesis ini, peneliti mengamati jaringan otak 13 anak dan remaja dengan dan tanpa autisme yang meninggal antara usia 2 dan 20 tahun. Para ilmuwan menemukan bahwa otak remaja dengan autisme memiliki lebih banyak sinapsis daripada otak remaja neurotipikal. Anak-anak kecil di kedua kelompok memiliki jumlah sinapsis yang kurang lebih sama. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi tersebut dapat terjadi selama proses pemangkasan. Penelitian ini hanya menunjukkan perbedaan sinapsis, tetapi bukan apakah perbedaan ini mungkin merupakan penyebab atau efek dari autisme, atau hanya sebuah asosiasi.

Teori di bawah pemangkasan ini dapat membantu menjelaskan beberapa gejala umum autisme, seperti kepekaan yang berlebihan terhadap kebisingan, lampu, dan pengalaman sosial, serta serangan epilepsi. Jika ada terlalu banyak sinapsis yang menyala sekaligus, seseorang dengan autisme kemungkinan akan mengalami kebisingan yang berlebihan daripada respons otak yang disesuaikan.

Selain itu, penelitian sebelumnya telah menghubungkan autisme dengan mutasi pada gen yang bekerja pada protein yang dikenal sebagai mTOR kinase. Sejumlah besar mTOR yang terlalu aktif telah ditemukan di otak pasien autisme. Aktivitas berlebih di jalur mTOR juga telah terbukti terkait dengan produksi sinapsis yang berlebihan. Satu belajar menemukan bahwa tikus dengan mTOR yang terlalu aktif memiliki cacat pada pemangkasan sinaptik mereka dan menunjukkan perilaku sosial seperti ASD.

Ke mana arah penelitian tentang pemangkasan sinaptik?

Pemangkasan sinaptik adalah bagian penting dari perkembangan otak. Dengan menyingkirkan sinapsis yang tidak lagi digunakan, otak menjadi lebih efisien seiring bertambahnya usia.

Saat ini, sebagian besar gagasan tentang perkembangan otak manusia mengacu pada gagasan plastisitas otak ini. Para peneliti sekarang mencari cara untuk mengontrol pemangkasan dengan obat-obatan atau terapi yang ditargetkan. Mereka juga mencari cara untuk menggunakan pemahaman baru tentang pemangkasan sinaptik ini untuk meningkatkan pendidikan anak. Para peneliti juga mempelajari bagaimana bentuk sinapsis mungkin berperan dalam cacat mental.

Proses pemangkasan sinaptik mungkin menjadi target yang menjanjikan untuk perawatan bagi orang-orang dengan kondisi seperti skizofrenia dan autisme. Namun, penelitian masih dalam tahap awal.

Anda mungkin juga menyukai

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Recent News