Ilmuwan Temukan Mekanisme Berjenjang di Otak yang Menentukan Ketahanan Memori

Ilustrasi(freepik)

PARA ilmuwan berhasil menemukan sistem berjenjang yang menentukan bagaimana otak menyortir, memperkuat, dan mempertahankan memori jangka panjang. Dengan memantau aktivitas otak melalui tugas pembelajaran dalam virtual reality (VR), tim peneliti mengidentifikasi molekul-molekul kunci yang memengaruhi seberapa lama sebuah memori bertahan. Temuan ini mengubah paradigma lama tentang bagaimana memori terbentuk dan dipertahankan.

Setiap hari, otak manusia mengubah kesan singkat, ide kreatif, dan pengalaman emosional menjadi memori yang dapat bertahan lama. Salah satu pertanyaan besar dalam ilmu saraf adalah bagaimana otak menentukan informasi mana yang perlu disimpan, dan berapa lama memori tersebut harus dipertahankan.

Sebuah penelitian terbaru menunjukkan memori jangka panjang terbentuk melalui rangkaian mekanisme molekuler yang aktif di berbagai bagian otak. Dengan sistem VR pada tikus, para peneliti menemukan faktor-faktor pengatur yang membantu memori bergerak menuju kondisi yang semakin stabil atau justru memudar.

Penelitian yang dimuat dalam jurnal Nature ini menjelaskan bagaimana beberapa area otak bekerja bersama untuk menilai signifikansi sebuah memori dan menentukan ketahanannya. “Ini adalah pengungkapan penting karena menjelaskan bagaimana kita menyesuaikan ketahanan memori,” kata Priya Rajasethupathy, Kepala Skoler Horbach Family Laboratory of Neural Dynamics and Cognition. “Apa yang kita pilih untuk diingat adalah proses yang terus berkembang, bukan sekadar menekan tombol sekali.”

Melampaui Model Klasik Memori: Peran Hippocampus, Thalamus, dan Cortex

Selama bertahun-tahun, model memori klasik berfokus pada dua pusat utama: hippocampus untuk memori jangka pendek dan cortex untuk memori jangka panjang. Model ini menganggap bahwa molekul tertentu berfungsi seperti sakelar on/off yang menentukan apakah memori disimpan secara permanen. “Model memori yang ada melibatkan molekul seperti transistor yang berfungsi sebagai sakelar on/off,” kata Rajasethupathy.

Namun, model tersebut tidak menjelaskan mengapa sebagian memori jangka panjang hanya bertahan beberapa minggu, sementara yang lain tetap kuat selama puluhan tahun.

Pada 2023, Rajasethupathy dan timnya menemukan jalur saraf yang menghubungkan sistem memori jangka pendek dan panjang, dengan thalamus sebagai unsur kunci yang memutuskan memori mana yang perlu dikirim ke cortex untuk distabilkan. Dari sini, pertanyaan lebih besar muncul. Apa yang terjadi setelah memori meninggalkan hippocampus, dan molekul apa yang menentukan apakah memori bertahan atau hilang?

Eksperimen VR dan Penyaringan Gen Ungkap “Pengatur Waktu” Memori

Dalam penelitian terbaru, para peneliti menggunakan sistem VR yang memungkinkan tikus membentuk memori spesifik. “Dengan memvariasikan seberapa sering pengalaman tertentu diulang, kami membuat tikus mengingat beberapa hal lebih baik dari yang lain, kemudian memeriksa mekanisme otak yang berkaitan dengan ketahanan memori,” jelas Rajasethupathy.

Untuk menjawab pertanyaan yang lebih mendalam, peneliti menggunakan platform penyaringan berbasis CRISPR yang dapat mengubah aktivitas gen di thalamus dan cortex. Pendekatan ini menunjukkan menghilangkan molekul tertentu dapat mempersingkat umur memori, dengan tiap molekul bekerja pada rentang waktu yang berbeda.

Hasilnya menunjukkan bahwa memori tidak dikendalikan oleh satu sakelar tunggal, melainkan oleh rangkaian program genetik yang bekerja seperti timer molekuler. Timer awal bekerja cepat namun bertahan singkat, memungkinkan memori memudar. Timer berikutnya aktif secara bertahap dan memberikan dukungan struktural untuk mempertahankan memori yang dianggap penting.

Para peneliti mengidentifikasi tiga regulator utama, Camta1 dan Tcf4 di thalamus, serta Ash1l di anterior cingulate cortex. Molekul-molekul ini tidak diperlukan untuk membentuk memori awal, tetapi sangat penting untuk mempertahankannya. Gangguan pada Camta1 dan Tcf4 melemahkan koneksi thalamus-cortex dan menyebabkan memori hilang.

“Kecuali memori masuk ke timer-timer ini, kami percaya memori tersebut akan cepat terlupakan,” kata Rajasethupathy.

Implikasi Luas dan Langkah Selanjutnya

Ash1l termasuk dalam keluarga protein histone methyltransferases, yang juga membantu tubuh mengingat infeksi masa lalu dan mempertahankan identitas sel selama perkembangan. “Otak mungkin memanfaatkan bentuk memori seluler yang umum ini untuk mendukung memori kognitif,” ujar Rajasethupathy.

Temuan ini dapat membuka jalan baru dalam memahami gangguan memori seperti Alzheimer. Menurut Rajasethupathy, memahami program gen yang menjaga memori dapat memungkinkan ilmuwan mengalihkan jalur memori ke area otak sehat jika area utama mengalami kerusakan.

Tim kini berfokus mempelajari bagaimana timer molekuler ini diaktifkan dan bagaimana otak menilai pentingnya sebuah memori. “Kami ingin memahami kehidupan sebuah memori setelah terbentuk di hippocampus,” ujarnya. “Kami percaya thalamus dan jalur komunikasinya dengan cortex adalah pusat dari proses ini.” (Science Daily/Z-2)