Gambar mikroskop elektron dari neuron di otak menunjukkan bouton presinaptik (kuning), mitokondria (ungu), dan sinapsis (biru). Kredit: Institut Salk
Otak seperti teka-teki, membutuhkan banyak kepingan bersarang dan saling bergantung agar berfungsi dengan baik. Otak dibagi menjadi beberapa area, masing-masing berisi jutaan neuron yang terhubung di ribuan sinapsis. Sinapsis ini, yang memungkinkan komunikasi antar neuron, bergantung pada struktur yang lebih kecil lagi: bouton pengirim pesan (bohlam yang bengkak di ujung neuron yang mirip cabang), dendrit penerima pesan (struktur pelengkap seperti cabang untuk menerima pesan bouton), dan kekuatan -menghasilkan mitokondria. Untuk menciptakan otak yang kohesif, semua bagian ini harus diperhitungkan.
Namun, pada otak yang menua, potongan-potongan ini bisa hilang atau berubah, dan tidak lagi sesuai dengan teka-teki otak yang lebih besar. Sebuah tim peneliti kini telah menerbitkan sebuah studi di Frontiers in Aging Neuroscience tentang topik ini.
“Lima puluh persen orang mengalami kehilangan memori kerja dengan usia tua, yang berarti kemampuan mereka untuk menyimpan dan memanipulasi informasi dalam jangka pendek menurun,” kata co-first author Courtney Glavis-Bloom, staf ilmuwan senior di Salk Institute Profesor John Reynolds’s laboratorium. “Kami berusaha memahami mengapa beberapa individu mempertahankan memori kerja yang sehat seiring bertambahnya usia, sementara yang lain tidak. Dalam prosesnya, kami menemukan mekanisme baru untuk dasar sinaptik gangguan kognitif.”
Studi sebelumnya telah menemukan bahwa otak kehilangan sinapsis seiring bertambahnya usia, dan para peneliti juga melihat pola ini dalam model primata non-manusia mereka. Tapi ketika mereka melihat sinapsis yang tersisa, mereka menemukan bukti gangguan koordinasi antara ukuran bouton dan mitokondria yang dikandungnya.
Prinsip ilmu saraf mendasar, prinsip ukuran ultrastruktural, menjelaskan bahwa setiap kali satu bagian dari kompleks sinaptik berubah ukuran, demikian juga semua bagian lainnya. Sinapsis, mitokondria, bouton—semua bagian ini harus berskala sesuai satu sama lain. Sebelum penelitian tim Salk, tidak ada yang bertanya apakah prinsip ini dapat dilanggar karena usia atau penyakit.
“Untuk memeriksanya, kami beralih ke mikroskop elektron,” kata rekan penulis pertama Casey Vanderlip, mantan asisten peneliti di lab Reynolds. “Ini memungkinkan kami untuk memvisualisasikan komponen-komponen ini di banyak sinapsis. Kami menemukan bahwa hilangnya sinaptik terjadi dengan penuaan yang sehat dan terganggu, tetapi yang berbeda adalah rusaknya korelasi antara ukuran bouton dan mitokondria mereka.”
“Ini adalah efek riak, dengan struktur sinaptik yang sangat kecil mengubah jaringan neuron, fungsi otak, dan perilaku,” kata Glavis-Bloom. “Menyelidiki disfungsi mikroskopis ini adalah wilayah yang belum dipetakan yang dapat merevolusi pemahaman kita tentang penuaan dan dampaknya pada kognisi.”
Biasanya, berbagai bagian kompleks sinaptik tumbuh dan menyusut bersama. Para peneliti menemukan bukti bahwa proses ini bisa salah dalam penuaan dan ini dapat menyebabkan gangguan kognitif. Kredit: Institut Salk
Tim menemukan bahwa kepatuhan pada prinsip ukuran ultrastruktural sangat penting untuk menghindari gangguan memori kerja seiring bertambahnya usia. Dengan melihat pelanggaran prinsip ukuran ultrastruktural dan kegagalan terkait mitokondria sebagai kunci gangguan kognitif terkait usia, penelitian ini mengantarkan era baru untuk penelitian penuaan.
“Gambar sinapsis yang telah kami ambil adalah cuplikan dari proses dinamis,” kata Reynolds, pemegang Fiona dan Sanjay Jha Chair di Neuroscience. “Dengan gambaran ini, pertama-tama kita dapat mulai berpikir tentang mekanisme yang mengoordinasikan ekspansi dan kontraksi berbagai bagian kompleks sinaptik, kemudian bertanya bagaimana gangguan mekanisme ini dapat menjelaskan penurunan kognitif yang berkaitan dengan usia. Ini membuka sepenuhnya cara berpikir baru tentang penurunan kognitif yang dapat mengarah pada target baru untuk terapi masa depan.”
Penulis lain termasuk Sammy Weiser Novak dan Uri Manor dari Salk Institute; dan Masaaki Kuwajima, Lyndsey Kirk, dan Kristen M. Harris dari Universitas Texas di Austin.
Informasi lebih lanjut: Pelanggaran prinsip ukuran ultrastruktur di korteks prefrontal dorsolateral mendasari gangguan memori kerja pada marmoset umum tua (Callithrix jacchus), Frontiers in Aging Neuroscience (2023). DOI: 10.3389/fnagi.2023.1146245
Disediakan oleh Institut Salk
Kutipan: Kegagalan catu daya mitokondria dapat menyebabkan gangguan kognitif terkait usia (2023, 12 April) diambil 12 April 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-04-mitochondria-power-failure-age-related-cognitive. html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.