Portabel PET Scanner RatCAP Memindai Aktivitas Otak Secara Real Time

Tinuku

News KeSimpulan.com - Tikus terjaga untuk penelitian perilaku. Perangkat pencitraan kecil memungkinkan scan hewan saat terjaga untuk penelitian perilaku.

Sebuah miniatur scanner positron emission tomography (PET) membuka jendela baru penelitian perilaku dan fungsi otak secara bersamaan. 'PET terpakai' yang disebut RatCAP dikembangkan oleh sebuah tim peneliti dari U.S. Department of Energy’s (DOE) Brookhaven National Laboratory di Upton, New York, memungkinkan scan pada hewan yang terjaga dan bergerak.

PET menggunakan pelacak radioaktif untuk menunjukkan metabolisme materi kimia dalam tubuh secara real time, perangkat penting untuk memeriksa fungsi organ, evaluasi aliran darah, diagnosis kanker dini dan melihat kondisi neurologis seperti Alzheimer hingga epilepsi.

Namun penggunaan PET untuk penelitian perilaku pada hewan mengalami kendala, bahkan manusia hanya berbaring diam selama scan PET. Jauh lebih sulit diterapkan pada hewan karena mereka tidak bisa diperintah. Bahwa sebagian besar hewan harus dibius selama penggunaan PET sehingga mengesampingkan studi perilaku secara simultan.

PET kecil yang dikembangkan oleh tim Vaska menempel pada kepala tikus menggunakan braket ke tengkorak, diameter bagian dalam 38mm dan berat hanya 250g. Bagi tikus, yang masih cukup berat, hampir seberat tikus jantan dewasa, sehingga untuk mengoptimalkan gerakan tikus sementara mengenakan RatCAP, tim memasang perangkat ke sistem stabilizer pegas dan gerak yang diikat ke bagian atas bilik pengamatan untuk mengurangi berat badan dan memungkinkan gerakan tikus.

"Itu berarti kita dapat melihat bagaimana hewan berperilaku dan mengamati kimia otak mereka pada saat yang sama," kata David Schlyer, kimiawan dari Brookhaven.

Menggunakan PET portabel, tikus hanya dapat bergerak dalam sebuah lingkaran lengkap dalam satu arah sebelum harus kembali ke arah lain, kata Daniela Schulz, neurobehavioris dari Brookhaven. Tikus masih bisa bergerak ke seluruh bagian ruang observasi 40x40cm.

"Menciptakan beberapa limitasi dimana hewan bisa bergerak," kata Schulz.

Jeff Dalley, neurobehavioris dari University of Cambridge di Inggris, memuji RatCAP. Teknik lain secara bersamaan melacak fungsi otak dan perilaku lebih invasif di microdialysis vivo yang melibatkan memasukkan probe ke dalam jaringan otak, terbatas pada daerah kecil otak. Sebaliknya, RatCAP memungkinkan peneliti untuk melihat otak secara global.

"Ini sangat menarik. Dalam format yang sekarang akan menantang digunakan dalam eksperimen yang menuntut perilaku," kata Dalley.

Untuk tes RatCAP awal, para peneliti melakukan penilaian tingkat neurotransmitter dopamin menggunakan radiotracer untuk melacak hunian antar reseptor dopamin D2 di otak. Mereka memilih dopamin karena terkait dengan berbagai fungsi otak yang dapat tercermin dalam perilaku dari kontrol motor hingga proses pahala.

Tim ini menganalisa hunian reseptor di area otak yang berbeda (di kedua striatum yang memiliki banyak D2) dari reseptor spesifik dan sebagai kontrol di otak kecil. Vaska membandingkan tingkat dopamin pada tikus dibius yang menggunakan PET konvensional dengan tikus terjaga menggunakan RatCAP serta menemukan perbedaan yang tidak terduga baik di striatum dan otak kecil. Tingkat dopamin pada tikus terjaga lebih rendah.

Secara tradisional, aktivitas perilaku dikaitkan dengan tingkat dopamin yang lebih tinggi. Para peneliti berspekulasi mungkin perubahan yang tidak terduga dalam pelacakan di otak kecil dan hubungan terbalik antara tingkat dopamin dan aktivitas perilaku pada tikus terjaga dapat menunjukkan serapan anestesi mungkin mempengaruhi metabolisme pelacakan.

"Ini adalah masalah metodologi. Jika Anda membuat asumsi apa yang Anda lihat di bawah anestesi untuk implikasi saat terjaga, Anda mungkin melakukan kesalahan analisis," kata Paul Vaska, fisikawan dari Brookhaven melapor ke Nature Methods.

Para peneliti juga mencatat hubungan kuat antara tingkat aktivitas perilaku (seperti gerak kepala dan tubuh) dengan tingkat dopamin, suatu indikasi bahwa teknik unik memungkinkan untuk menilai neurokimia dan perilaku secara bersamaan.

Vaska menemukan dalam satu eksperimen dapat memantau perubahan perilaku dan perubahan yang terkait di tingkat dopamin dari menit ke menit, sebuah prestasi penting mengingat studi PET saat ini cenderung rata-rata perubahan biokimia selama setengah jam dengan scan.

Luc Zimmer, neurofarmakolog dari University of Lyon di Perancis, yang tidak terlibat dalam penelitian, mengatakan teknologi harus menarik bagi berbagai peneliti.

"Temuan ini dilaporkan meyakinkan. Para peneliti menyajikan bukti nyata konsep perangkat RatCAP mereka," kata Zimmer.

"Keuntungan bisa mengkaitkan perilaku dan neurokimia sangat panjang jangkauannya. Kita kehilangan banyak informasi jika melihat secara terpisah. Dengan menganalisis kedua proses secara bersamaan memungkinkan kita memahami wawasan yang sangat berbeda," kata Schulz.
  1. Daniela Schulz (Medical Department, Brookhaven National Laboratory, Upton, New York, USA). Simultaneous assessment of rodent behavior and neurochemistry using a miniature positron emission tomograph, Nature Methods, 13 March 2011, DOI:10.1038/nmeth.1582
Paul Vaska http://www.bnl.gov/medical/Personnel/Vaska/
David Schlyer http://www.bnl.gov/chemistry/bio/SchlyerDavid.asp
Jeff Dalley http://www.psychol.cam.ac.uk/pages/staffweb/dalley/

Gambar : Brookhaven National Laboratory http://www.bnl.gov/


Tinuku Store

No comments:

Post a Comment