- Pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI) telah lama digunakan sebagai alat utama untuk mengukur aktivitas otak, tetapi riset terbaru mengajukan pertanyaan mendasar tentang akurasi interpretasinya
- Hasil penelitian mengonfirmasi bahwa tidak ada keterkaitan yang berlaku umum antara perubahan konsentrasi oksigen yang diukur dengan MRI dan aktivitas saraf yang sebenarnya
- Dalam eksperimen, sekitar 40% kasus menunjukkan sinyal fMRI meningkat meski aktivitas otak menurun, dan sebaliknya juga diamati kasus ketika sinyal menurun tetapi aktivitas meningkat
- Otak tampaknya memenuhi kebutuhan energinya dengan mengekstraksi oksigen dari darah yang ada secara lebih efisien tanpa meningkatkan aliran darah
- Temuan ini menjadi titik balik penting bagi cara menafsirkan riset gangguan mental dan neurologis serta pengembangan model berbasis metabolisme energi otak
Runtuhnya asumsi lama tentang interpretasi sinyal fMRI
- Selama sekitar 30 tahun, fMRI menjadi alat inti dalam penelitian otak, tetapi tim peneliti dari TUM dan FAU membuktikan bahwa interpretasinya bisa jadi tidak mencerminkan aktivitas saraf yang sebenarnya
- Studi ini diterbitkan di Nature Neuroscience
- Dikonfirmasi bahwa tidak ada korelasi universal antara kandungan oksigen yang diukur dengan MRI dan aktivitas saraf
- Hasil eksperimen menunjukkan bahwa sekitar 40% kasus kenaikan sinyal fMRI justru berkaitan dengan penurunan aktivitas otak
- Sebaliknya, kasus penurunan sinyal yang sejalan dengan peningkatan aktivitas juga ditemukan
- Hal ini menunjukkan bahwa asumsi lama “aktivitas meningkat → aliran darah meningkat → kebutuhan oksigen terpenuhi” ternyata keliru
Desain eksperimen dan metode pengukuran
- Para peneliti meminta lebih dari 40 peserta sehat menjalankan berbagai tugas seperti aritmetika mental dan mengingat kembali memori autobiografis
- Pada saat yang sama, mereka mengukur konsumsi oksigen nyata dengan teknik MRI kuantitatif baru
- Hasilnya berbeda menurut tugas dan wilayah otak, dan dikonfirmasi bahwa peningkatan konsumsi oksigen tidak selalu mengarah pada peningkatan aliran darah
- Misalnya, pada wilayah yang terkait perhitungan, efisiensi ekstraksi oksigen meningkat tanpa perubahan aliran darah
- Artinya, otak memenuhi kebutuhan energi tanpa meningkatkan volume aliran darah
Dampak terhadap penelitian penyakit otak
- Penelitian lama yang menggunakan perubahan aliran darah sebagai indikator aktivasi saraf perlu dievaluasi ulang
- Ini memunculkan kemungkinan kesalahan interpretasi dalam penelitian gangguan mental dan neurologis seperti depresi dan Alzheimer
- Khususnya pada lansia atau pasien dengan penyakit pembuluh darah yang mengalami perubahan vaskular, nilai pengukuran bisa mencerminkan perbedaan pembuluh darah, bukan defisit saraf
- Hasil penelitian hewan sebelumnya juga mendukung arah temuan ini
Usulan pendekatan analisis baru
- Tim peneliti mengusulkan menggabungkan pengukuran kuantitatif ke dalam pendekatan MRI yang ada
- Ke depan, ini dapat menjadi dasar untuk membangun model otak berbasis energi
- Alih-alih sekadar peta aktivasi, analisis dapat berkembang menjadi tampilan jumlah oksigen dan energi yang benar-benar dikonsumsi untuk pemrosesan informasi
- Dengan demikian, terbuka peluang untuk memahami perubahan metabolisme energi pada penuaan, gangguan mental, dan penyakit neurodegeneratif dalam angka absolut
Latar belakang penelitian dan informasi publikasi
- Penelitian dilakukan di Neuro-Head Center rumah sakit universitas TUM
- Didukung oleh Starting Grant dari European Research Council (ERC)
- Makalah: BOLD signal changes can oppose oxygen metabolism across the human cortex,
Nature Neuroscience, 12 Desember 2025, DOI: 10.1038/s41593-025-02132-9
Belum ada komentar.