Di Balik Kelopak Mata Kita yang Tertutup, Terjadi Banyak Aktivitas

Peneliti ETH Zurich menemukan bahwa ukuran pupil berubah selama tidur, yang mengindikasikan adanya perubahan aktivitas otak. Hal ini dapat membantu mendiagnosis gangguan tidur dan neurologis.

Mata subjek penelitian yang sedang tidur dibiarkan terbuka dengan alat fiksasi khusus untuk merekam gerakan pupil selama beberapa jam. Foto: Neural Control of Movement Lab/ETH Zurich

Ringkasan: 

• Penelitian di ETH Zurich menemukan bahwa ukuran pupil mata berubah-ubah selama tidur, menunjukkan perubahan aktivitas otak.
• Perubahan ini dapat terjadi dalam beberapa detik atau beberapa menit.
• Temuan ini dapat membantu mendiagnosis gangguan tidur dan penyakit saraf.

ngarahNyaho - Mata kita biasanya tertutup saat kita tidur. Namun, di balik kelopak mata kita yang tertutup, terjadi banyak aktivitas. 

Tim peneliti yang dipimpin oleh Caroline Lustenberger, Sarah Meissner, dan Nicole Wenderoth dari Neural Control of Movement Lab di ETH Zurich, telah mengamati bahwa ukuran pupil berfluktuasi secara konstan selama tidur. 

Terkadang pupil membesar, terkadang mengecil—terkadang perubahan ini terjadi dalam hitungan detik, sementara di waktu lain terjadi dalam beberapa menit.

“Dinamika ini mencerminkan keadaan gairah, atau tingkat aktivasi otak di wilayah yang bertanggung jawab atas pengaturan tidur-bangun,” kata Lustenberger. 

“Pengamatan ini bertentangan dengan asumsi sebelumnya bahwa, pada dasarnya, tingkat gairah saat tidur rendah,” lanjut dia seperti dikutip dari laman ETH Zurich. 

Sebaliknya, fluktuasi ukuran pupil ini menunjukkan bahwa bahkan saat tidur, otak terus-menerus berpindah antara tingkat aktivasi yang lebih tinggi dan lebih rendah. 

Temuan ini juga mengonfirmasi pada manusia apa yang baru-baru ini diamati oleh kelompok penelitian lain dalam penelitian hewan pengerat, di mana fluktuasi lambat dalam tingkat aktivasi (dikenal sebagai gairah) terdeteksi. 

Studi peneliti ETH tersebut dipublikasikan dalam jurnal Nature Communications.

Metode baru untuk misteri lama

Wilayah otak yang mengendalikan tingkat aktivasi terletak jauh di dalam batang otak, sehingga sebelumnya sulit untuk mengukur proses ini secara langsung pada manusia selama tidur. 

Metode yang ada secara teknis menuntut dan belum ditetapkan dalam konteks ini. Oleh karena itu, studi peneliti ETH bergantung pada pengukuran pupil. Pupil diketahui menunjukkan tingkat aktivasi saat seseorang terjaga. 

Oleh karena itu, pupil dapat digunakan sebagai penanda aktivitas di wilayah yang terletak lebih dalam di dalam otak.

Para peneliti ETH mengembangkan metode baru untuk memeriksa perubahan pupil orang saat tidur: menggunakan teknik perekat khusus dan plester transparan, mereka mampu menjaga mata subjek uji tetap terbuka selama beberapa jam.

"Kekhawatiran utama kami adalah bahwa subjek uji tidak akan dapat tidur dengan mata terbuka," kata Manuel Carro Domínguez, yang mengembangkan teknik tersebut.

"Namun, di ruangan gelap, kebanyakan orang lupa bahwa mata mereka masih terbuka dan mereka dapat tidur," lanjut Domibguez yang juga penulis utama studi tersebut.

Analisis data menunjukkan bahwa dinamika pupil tidak hanya terkait dengan berbagai tahap tidur, tetapi juga dengan pola aktivitas otak tertentu, seperti sleep spindles dan gelombang tidur nyenyak yang jelas – gelombang otak yang penting untuk konsolidasi memori dan stabilitas tidur. 

Para peneliti juga menemukan bahwa otak bereaksi terhadap suara dengan berbagai tingkat intensitas, tergantung pada tingkat aktivasi, yang tercermin dalam ukuran pupil.

Pengatur utama tingkat aktivasi adalah wilayah kecil di batang otak, yang dikenal sebagai locus coeruleus. Pada hewan, para ilmuwan telah mampu menunjukkan bahwa ini penting untuk pengaturan tahap tidur dan terjaga. 

Para peneliti ETH tidak dapat membuktikan dalam studi ini apakah locus coeruleus memang secara langsung bertanggung jawab atas perubahan pupil. 

"Kami hanya mengamati perubahan pupil yang terkait dengan tingkat aktivasi otak dan aktivitas jantung," jelas Lustenberger.

Dalam studi lanjutan, para peneliti akan mencoba memengaruhi aktivitas locus coeruleus menggunakan obat-obatan, sehingga mereka dapat menyelidiki bagaimana hal ini memengaruhi dinamika pupil. 

Mereka berharap dapat menemukan apakah wilayah otak ini sebenarnya bertanggung jawab untuk mengendalikan pupil saat tidur, dan bagaimana perubahan tingkat aktivasi memengaruhi tidur dan fungsinya.

Diagnosis penyakit

Memahami dinamika pupil saat tidur juga dapat memberikan wawasan penting untuk diagnosis dan pengobatan gangguan tidur dan penyakit lainnya. 

Oleh karena itu, para peneliti ingin menyelidiki apakah perubahan pupil saat tidur dapat memberikan indikasi disfungsi sistem gairah. 

Ini termasuk gangguan seperti insomnia, gangguan stres pascatrauma, dan mungkin Alzheimer. "Ini hanyalah hipotesis yang ingin kami selidiki di masa mendatang," kata Lustenberger.

Sasaran lainnya adalah membuat teknologi ini dapat digunakan di luar laboratorium tidur, seperti di rumah sakit yang dapat membantu memantau kondisi terjaga pada pasien koma atau mendiagnosis gangguan tidur dengan lebih akurat. 

Dengan demikian, pupil sebagai jendela menuju otak dapat membuka jalan bagi peluang baru dalam pengobatan tidur dan ilmu saraf. |Sumber: ETH Zurich