WASHINGTON - Para ilmuwan telah mencapai tonggak sejarah dalam sebuah inisiatif ambisius untuk memetakan bagaimana berbagai jenis sel otak muncul dan matang dari tahap embrio dan janin paling awal hingga dewasa. Pengetahuan ini dapat menunjukkan cara-cara baru untuk mengatasi kondisi tertentu yang berhubungan dengan otak seperti autisme dan skizofrenia.

Para peneliti mengatakan mereka telah menyelesaikan draf pertama atlas perkembangan otak manusia dan perkembangan otak mamalia.

Penelitian ini berfokus pada sel otak manusia dan tikus, dengan beberapa penelitian juga dilakukan pada sel otak monyet. Dalam draf awal mereka, para ilmuwan memetakan perkembangan berbagai jenis sel otak - melacak bagaimana mereka lahir, berdiferensiasi, dan matang menjadi berbagai jenis dengan fungsi unik. Mereka juga melacak bagaimana gen diaktifkan atau dinonaktifkan dalam sel-sel ini seiring waktu.

Para ilmuwan mengidentifikasi gen-gen kunci yang mengendalikan proses otak dan mengungkap beberapa kesamaan perkembangan sel otak antara otak manusia dan hewan, serta beberapa aspek unik otak manusia, termasuk mengidentifikasi jenis sel yang sebelumnya tidak diketahui.

Temuan ini dirinci dalam kumpulan studi yang diterbitkan di Nature dan jurnal terkait. Penelitian ini merupakan bagian dari Jaringan Atlas Sel Inisiatif Otak (BRAIN Initiative Cell Atlas Network/BICAN) dari Institut Kesehatan Nasional AS, sebuah kolaborasi ilmiah internasional untuk menciptakan atlas otak manusia yang komprehensif.

"Otak kita memiliki ribuan jenis sel dengan keragaman luar biasa dalam sifat dan fungsi selulernya, dan jenis sel yang beragam ini bekerja sama untuk menghasilkan beragam perilaku, emosi, dan kognisi," kata ahli saraf Hongkui Zeng, direktur ilmu otak di Allen Institute di Seattle dan pemimpin dua studi tersebut.

Para peneliti telah menemukan lebih dari 5.000 jenis sel di otak tikus. Diperkirakan jumlah tersebut setidaknya sama banyaknya di otak manusia. "Otak yang sedang berkembang merupakan struktur yang sangat enigmatis karena sulit diakses, terdiri dari begitu banyak jenis sel yang berbeda, dan berubah dengan cepat.

Meskipun kita telah mengetahui pergeseran gambaran besar yang terjadi selama perkembangan otak, kini kita memiliki pemahaman yang jauh lebih detail tentang bagian-bagian otak yang sedang berkembang berkat rangkaian atlas ini," kata Aparna Bhaduri, ahli saraf dari UCLA. Bhaduri juga merupakan salah satu peneliti dalam penelitian ini.

Penelitian ini menjanjikan aplikasi praktis yang penting.
"Pertama, dengan mempelajari dan membandingkan perkembangan otak manusia dan hewan, kita akan lebih memahami spesialisasi manusia dan asal kecerdasan unik kita. Kedua, dengan memahami perkembangan otak normal manusia dan hewan, kita akan lebih mampu mempelajari perubahan apa yang terjadi pada otak yang sakit – kapan dan di mana – baik pada jaringan manusia yang sakit maupun pada model penyakit hewan," kata Zeng.

Dengan memperoleh pengetahuan ini, para ilmuwan berharap dapat mencapai terapi berbasis gen dan sel yang lebih presisi untuk berbagai penyakit manusia, kata Zeng. Harapannya, temuan ini akan memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang autisme, gangguan pemusatan perhatian dan hiperaktivitas (ADHD), skizofrenia, dan kondisi lain yang diketahui berkembang selama perkembangan otak.

Wilayah otak yang menjadi tujuan para peneliti dalam membuat atlas untuk perkembangan jenis sel meliputi neokorteks, bagian dari lapisan terluar otak tempat fungsi kognitif tingkat tinggi berasal, dan hipotalamus, struktur kecil di kedalaman otak yang membantu mengatur suhu tubuh, tekanan darah, suasana hati, tidur, gairah seks, rasa lapar, dan haus.

Sebuah studi menunjukkan bahwa sebagian sel dalam tumor otak manusia mirip dengan sel progenitor embrionik—sejenis sel dalam embrio yang dapat berubah menjadi jenis sel tertentu di wilayah otak tertentu—meningkatkan kemungkinan bahwa tumor tersebut dapat membajak proses perkembangan untuk memicu keganasan.

Para peneliti mengidentifikasi beberapa aspek unik dari otak manusia. Salah satu contohnya adalah proses diferensiasi jenis sel kortikal yang berkepanjangan akibat periode panjang perkembangan otak manusia dari janin hingga remaja dibandingkan dengan garis waktu perkembangan yang lebih cepat pada hewan. Di antara jenis sel otak yang baru diidentifikasi terdapat beberapa di neokorteks dan wilayah striatum, yang mengendalikan gerakan dan fungsi-fungsi tertentu lainnya.

Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan.
"Tujuan akhirnya adalah untuk memahami "Tidak hanya bagian-bagian otak yang sedang berkembang, tetapi juga untuk menjelaskan apa yang terjadi pada gangguan perkembangan saraf dan neuropsikiatri yang mengembangkan kerentanan selama perkembangan," kata Bhaduri.

"Ini juga relevan dengan kanker otak, yang juga diteliti oleh laboratorium saya, karena selama kanker otak, bagian-bagian perkembangan ini muncul kembali. Jadi, ini benar-benar tujuan yang besar, dan akan membutuhkan waktu untuk sepenuhnya memahami dan menangani semua gangguan ini. Namun, rangkaian makalah ini merupakan kemajuan yang baik," kata Bhaduri.