Insinyur di MIT telah mengembangkan probe mikroelektronika yang dapat mengukur dan memengaruhi perilaku neuron yang terlibat dalam sumbu otak-usus. Komunikasi saraf antara otak dan saluran GI telah terlibat dalam berbagai kondisi seperti autisme dan penyakit Parkinson. Namun, mempelajari interaksi antara neuron-neuron ini sulit, sampai sekarang. Probe mikroelektronik baru adalah filamen polimer tipis yang mengandung sensor dan komponen mikroelektronik lainnya, termasuk saluran mikofluida untuk mengantarkan obat dan sumber cahaya untuk melakukan optogenetika. Probe dapat dimajukan ke dalam jaringan gastrointestinal atau saraf untuk mempelajari dan memengaruhi aktivitas. Tim MIT berharap teknologi tersebut akan mengungkap fenomena baru di berbagai kondisi penyakit.
Usus dan otak banyak berkomunikasi, ternyata, dan ini tidak hanya melibatkan otak yang menginstruksikan usus. Para peneliti semakin memahami bahwa sinyal dari usus juga dapat memengaruhi perilaku dan aktivitas kita, dan poros usus-otak dapat memainkan peran penting dalam berbagai penyakit.
“Ada persilangan dua arah yang terus menerus antara tubuh dan otak,” kata Polina Anikeeva, seorang peneliti yang terlibat dalam penelitian tersebut. “Untuk waktu yang lama, kami mengira bahwa otak adalah tiran yang mengirimkan keluaran ke organ dan mengontrol segalanya. Tapi sekarang kita tahu bahwa ada banyak umpan balik kembali ke otak, dan umpan balik ini berpotensi mengendalikan beberapa fungsi yang sebelumnya kita kaitkan secara eksklusif dengan kontrol saraf pusat.”
Namun, mempelajari hal ini sulit dilakukan hingga saat ini, dan dalam upaya untuk menjelaskan masalah ini, para peneliti MIT ini telah merancang alat baru. Padahal, mereka harus mendesain alatnya, karena alat itu tidak ada. “Untuk dapat melakukan optogenetika usus dan kemudian mengukur efeknya pada fungsi dan perilaku otak, yang membutuhkan ketelitian milidetik, kami membutuhkan perangkat yang tidak ada,” kata Atharva Sahasrabudhe, peneliti lain yang terlibat dalam penelitian tersebut. “Jadi, kami memutuskan untuk membuatnya.”
Untuk membuat probe, para peneliti menggunakan pendekatan yang disebut gambar termal, yang melibatkan penarikan untaian polimer menjadi filamen tipis. Filamen juga dapat difungsikan dengan berbagai perangkat mikroelektronik, termasuk sensor dan sumber cahaya untuk optogenetika, bersama dengan saluran mikofluida yang dapat menghantarkan obat. Begitu maju ke jaringan saraf, probe nirkabel ditenagai dan dikendalikan oleh sirkuit kontrol kecil yang dapat ditempelkan ke kulit.
Sejauh ini, para peneliti telah menguji teknologi tersebut pada tikus, dan menemukan bahwa mereka dapat secara signifikan mempengaruhi perilaku tikus dengan menstimulasi usus mereka. “Sekarang kita bisa mulai bertanya, apakah itu kebetulan, atau apakah ada hubungan antara usus dan otak?” kata Anikeeva. “Dan mungkin ada kesempatan bagi kita untuk memanfaatkan sirkuit usus-otak tersebut untuk mulai mengelola beberapa kondisi tersebut dengan memanipulasi sirkuit periferal dengan cara yang tidak ‘menyentuh’ otak secara langsung dan tidak terlalu invasif.”
Studi di jurnal Nature Biotechnology: Serat mikroelektronik multifungsi memungkinkan modulasi nirkabel dari sirkuit saraf usus dan otak
Melalui: MIT