Ilmuwan Temukan Pola Baru yang Bisa Mengungkap Kelelahan

OTAK manusia tidak pernah benar-benar diam. Sepanjang hari, ia mengalihkan pusat komando, mengaktifkan jaringan baru, lalu menata ulang semuanya kembali saat tidur. Para ilmuwan kini berhasil menangkap proses itu secara detail melalui peta aktivitas otak yang memvisualisasikan naik turunnya aktivitas selama 24 jam.

Penelitian dari University of Michigan ini memetakan perubahan tersebut dengan melacak kapan berbagai bagian otak menyala sepanjang siklus bangun dan tidur. Dengan pencitraan otak seluruh area dan alat komputasi baru, tim peneliti mengikuti bagaimana neuron dan jaringan bekerja saat hewan bangun, aktif, dan akhirnya tidur.

“Kami melihat perubahan besar di otak sepanjang hari ketika kita tetap terjaga, dan perubahan itu tampaknya dikoreksi saat kita tidur,” kata penulis senior studi, Daniel Forger.

Baca juga : Ritme Tubuh Bisa Lindungi Otak dari Alzheimer, Studi Ungkap Cara Baru Cegah Kerusakan Saraf

Kelelahan Sulit Dinilai

Kelelahan menjadi isu serius karena sering disalahartikan manusia. Apalagi bagi profesi berisiko tinggi seperti pilot atau dokter bedah.

“Kita sebenarnya sangat buruk menilai tingkat kelelahan kita sendiri. Itu berdasarkan rasa lelah subjektif,” ujar Forger. “Harapan kami adalah dapat mengembangkan ‘tanda khas’ yang bisa menunjukkan apakah seseorang sangat lelah dan apakah mereka bisa bekerja dengan aman.”

Studi yang dipublikasikan di PLOS Biology ini menunjukkan bagaimana aktivitas otak berubah dan tersusun ulang seiring waktu serta saat tidur, membuka jalan menuju penanda objektif untuk mengukur kelelahan.

Peta Aktivitas Otak Sehari Penuh

Penelitian ini melibatkan kolaborasi antara tiga negara. Di Jepang dan Swiss, tim merancang proses eksperimen menggunakan light sheet microscopy untuk menghasilkan citra 3D beresolusi tinggi dari otak utuh. Tikus dimodifikasi sehingga neuron aktif pada waktu tertentu dapat menyala, memungkinkan tim melihat kapan dan di mana sel-sel menembakkan sinyal.

Sementara itu, tim di Michigan mengembangkan metode matematis dan komputasi untuk menyelaraskan dan membaca data tersebut, menyusun rangkaian kronologis aktivitas harian otak.

Hasilnya menunjukkan pola mencolok. Aktivitas meningkat lebih dulu di bagian subkortikal saat hewan bangun, lalu berpindah ke area korteks seiring periode aktif. “Ini seperti jaringan jalan kota yang mengubah pusat lalu lintasnya di waktu berbeda,” kata penulis bersama, Konstantinos Kompotis.

Jalan Menuju Penanda Kelelahan

Dengan pendekatan standar dan skala sel tunggal, peneliti berharap dapat mengembangkan biomarker kelelahan berbasis organisasi jaringan, bukan laporan subjektif. Tim juga mencatat metode analisis dapat diterapkan pada data manusia, seperti EEG, PET, atau MRI, untuk memetakan pola harian dan mendeteksi penyimpangan yang mengindikasikan kelelahan berbahaya.

Penulis bersama, Guanhua Sun, menegaskan metode itu “cukup dapat dialihkan” untuk penelitian pada manusia maupun model hewan lain.

Kolaborasi dan Dedikasi

Penelitian ini juga didedikasikan untuk Steven Brown, rekan penulis senior dari University of Zurich yang meninggal dalam kecelakaan pesawat selama proyek berlangsung.

“Steve adalah elemen penting dalam kolaborasi ini,” kata Kompotis.

Studi ini menyajikan fondasi penting untuk memahami bagaimana otak mengatur ulang dirinya setiap hari. Bagaimana ritme itu mungkin menjadi kunci mengukur kelelahan secara objektif. (Earth/Z-2)