Dalam tubuh manusia, setiap organ memiliki jaringan serat mikroskopis yang memainkan peran penting dalam menjaga fungsi dan struktur organ tersebut. Serat-serat ini bekerja secara diam-diam untuk mengatur berbagai aktivitas tubuh. Misalnya, di otot, serat-serat ini membantu menyalurkan kekuatan fisik. Di usus, mereka mendukung pergerakan makanan melalui sistem pencernaan. Sementara di otak, jalur serat ini membawa sinyal yang memungkinkan berbagai area otak untuk berkomunikasi, mendukung proses berpikir, dan memori.
Namun, kerusakan pada jaringan serat ini sering kali menjadi penyebab utama berbagai penyakit, terutama gangguan neurologis. Di otak, kerusakan pada jaringan serat dapat menyebabkan gangguan koneksi antar neuron, yang menjadi ciri khas dari hampir semua gangguan neurologis. Sayangnya, meskipun perannya sangat penting, mempelajari serat-serat ini telah menjadi tantangan besar karena ukuran mikroskopis dan orientasi kompleksnya yang sulit divisualisasikan menggunakan alat pencitraan yang ada.
Daftar isi
Teknologi Baru untuk Mengungkap Struktur Mikroskopis Tersembunyi
Tim peneliti yang dipimpin oleh Dr. Marios Georgiadis dari Stanford Medicine telah mengembangkan teknik baru yang sederhana dan terjangkau untuk mengungkap jaringan serat tersembunyi ini dengan presisi luar biasa. Teknik ini disebut computational scattered light imaging (ComSLI), seperti yang dijelaskan dalam jurnal Nature Communications. Dengan metode ini, para ilmuwan dapat memetakan orientasi dan organisasi serat jaringan hingga resolusi mikrometer pada hampir semua slide histologi, bahkan pada sampel yang telah diawetkan selama puluhan tahun.
Dr. Michael Zeineh, profesor radiologi, bersama Dr. Miriam Menzel, seorang mantan peneliti tamu di laboratorium Zeineh, juga berperan sebagai penulis senior dalam penelitian ini. Menurut Dr. Georgiadis, “Informasi tentang struktur jaringan sebenarnya selalu ada, hanya saja tersembunyi di depan mata kita. ComSLI memberikan cara untuk melihat informasi tersebut dan memetakannya.”
Mengatasi Keterbatasan Metode Pencitraan Konvensional
Teknik-teknik pencitraan jaringan serat yang ada saat ini memiliki banyak keterbatasan. Misalnya, MRI (Magnetic Resonance Imaging) sangat berguna untuk melihat jaringan otak dalam skala besar tetapi tidak mampu menangkap detail seluler yang lebih kecil. Sementara itu, pendekatan histologi tradisional sering kali bergantung pada pewarnaan khusus, peralatan mahal, dan sampel yang harus dipersiapkan dengan hati-hati. Selain itu, metode ini juga kesulitan untuk dengan jelas memvisualisasikan area di mana serat-serat saling bersilangan.
ComSLI mengatasi tantangan-tantangan ini dengan memanfaatkan perilaku dasar cahaya. Ketika cahaya melewati struktur mikroskopis, ia akan menyebar dengan pola tertentu tergantung pada orientasi struktur tersebut. Dengan memutar arah pencahayaan dan mengukur perubahan pola penyebaran cahaya, para peneliti dapat menentukan arah serat dalam setiap piksel gambar.
Peralatan yang digunakan untuk ComSLI sangat sederhana: hanya memerlukan sumber cahaya LED yang dapat berputar dan kamera mikroskop. Algoritma komputer kemudian memproses variasi halus dalam pola penyebaran cahaya untuk menghasilkan peta berwarna yang disebut microstructure-informed fiber orientation distributions. Peta ini menunjukkan arah dan kepadatan serat.
Fleksibilitas Tinggi: Dapat Digunakan pada Hampir Semua Jenis Sampel Jaringan
Salah satu keunggulan utama dari ComSLI adalah fleksibilitasnya. Teknik ini dapat digunakan pada berbagai jenis slide jaringan, termasuk bagian jaringan yang diawetkan dalam formalin dan tertanam dalam parafin — jenis sampel yang paling umum digunakan di laboratorium patologi dan rumah sakit. Metode ini juga bekerja dengan baik pada jaringan segar beku serta sampel yang telah diwarnai maupun tidak diwarnai.
Keunggulan lainnya adalah kemampuan ComSLI untuk menganalisis slide lama yang dibuat untuk penelitian lain tanpa harus mengubah sampel tersebut. Bahkan slide jaringan yang disimpan selama puluhan tahun dapat dianalisis ulang untuk mendapatkan informasi struktural baru.
“Ini adalah alat yang dapat digunakan oleh laboratorium mana saja,” kata Dr. Zeineh. “Anda tidak memerlukan persiapan khusus atau peralatan mahal. Yang paling menarik bagi saya adalah pendekatan ini membuka peluang bagi siapa saja — mulai dari laboratorium penelitian kecil hingga laboratorium patologi — untuk menemukan wawasan baru dari slide yang sudah mereka miliki.”
Mengungkap Struktur Mikroskopis Otak dan Dampak Penyakit
Salah satu tujuan utama dalam ilmu saraf adalah memetakan jaringan mikroskopis otak. Dengan menggunakan ComSLI, tim peneliti berhasil memvisualisasikan bagian-bagian otak manusia yang diawetkan dalam formalin dan tertanam dalam parafin, serta slide berukuran standar lainnya. Mereka menemukan detail struktural halus di berbagai wilayah otak.
Selain itu, para peneliti juga meneliti bagaimana pola serat berubah dalam kondisi neurologis seperti multiple sclerosis, leukoensefalopati, dan penyakit Alzheimer. Fokus utama penelitian mereka adalah hippocampus, area otak yang berperan penting dalam pembentukan dan pengambilan memori serta sering kali menjadi salah satu area pertama yang terpengaruh oleh penyakit neurodegeneratif.
Dengan membandingkan jaringan hippocampus dari individu dengan penyakit Alzheimer dan individu sehat, tim peneliti menemukan kerusakan struktural yang signifikan. Jalur serat yang biasanya menghubungkan berbagai bagian hippocampus berkurang secara drastis. Jalur penting yang bertugas membawa sinyal terkait memori ke hippocampus — yang disebut perforant pathway — hampir tidak terlihat pada individu dengan Alzheimer. Sebaliknya, hippocampus yang sehat menunjukkan jaringan serat yang padat dan saling terhubung di seluruh wilayah tersebut.
Dalam uji lebih lanjut, tim menganalisis bagian otak yang diawetkan sejak tahun 1904. Meskipun sudah berusia lebih dari satu abad, sampel tersebut masih menunjukkan jalur serat yang kompleks saat diperiksa menggunakan ComSLI. Hal ini membuktikan kemampuan teknik ini untuk mengeksplorasi wawasan baru dari spesimen historis.
Potensi Penggunaan di Luar Penelitian Otak
Meskipun awalnya dirancang untuk penelitian otak, ComSLI juga terbukti efektif pada jaringan tubuh lainnya. Para peneliti menerapkan metode ini pada sampel otot, tulang, dan pembuluh darah, masing-masing menunjukkan pola serat khas yang terkait dengan fungsi biologis tertentu.
Pada otot lidah, misalnya, teknik ini mengungkap pola serat berlapis-lapis yang terkait dengan fleksibilitas dan gerakan. Pada tulang, ComSLI melacak serat kolagen yang sejajar dengan stres mekanis. Sedangkan pada arteri, metode ini memperlihatkan lapisan-lapisan kolagen dan elastin yang bergantian, memberikan kekuatan sekaligus elastisitas pada pembuluh darah.
Dengan kemampuannya memetakan orientasi serat di berbagai organ, spesies, dan sampel arsip, ComSLI memiliki potensi untuk merevolusi cara para ilmuwan mempelajari struktur dan fungsi jaringan tubuh manusia. Selain itu, teknik ini juga membuka peluang untuk memanfaatkan jutaan slide jaringan yang telah disimpan di seluruh dunia sebagai sumber data baru yang sebelumnya tidak dapat diakses.
“Walaupun kami baru saja memperkenalkan metode ini, sudah ada banyak permintaan untuk memindai sampel dan mereplikasi setup ComSLI,” kata Dr. Georgiadis. “Banyak laboratorium dan klinik ingin mendapatkan informasi orientasi serat dengan resolusi mikron serta konektivitas mikro pada slide histologi mereka.”
Ia menambahkan bahwa salah satu rencana menarik adalah kembali ke arsip otak terkenal atau bagian otak dari tokoh-tokoh terkenal untuk mengungkap informasi konektivitas mikro yang telah lama dianggap hilang. “Inilah keindahan dari ComSLI,” pungkasnya.
Dengan inovasi seperti ComSLI, dunia ilmu pengetahuan kini memiliki alat baru yang memungkinkan eksplorasi lebih mendalam terhadap rahasia tersembunyi dalam tubuh manusia. Tidak hanya membantu memahami lebih baik tentang kesehatan dan penyakit manusia, teknologi seperti ini juga membuka pintu bagi terobosan medis di masa depan.
REFERENSI
- Georgiadis, M., Zeineh, M., Menzel, M., et al. (2025). Computational scattered light imaging enables micrometer-scale fiber orientation mapping in histological sections. Nature Communications, Vol. 16. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-xxxxx |
- Stanford Medicine. (2026). New imaging method reveals hidden microstructural fiber networks in preserved tissue slides. https://med.stanford.edu (Diakses 22 Februari 2026) |
- Nature Communications. (2025). ComSLI maps microstructure-informed fiber orientation distributions in human brain tissue. https://www.nature.com/ncomms (Diakses 22 Februari 2026) |
- Jones, D.K., et al. (2013). White matter integrity, fiber count, and other fallacies: The do’s and don’ts of diffusion MRI. NeuroImage, 73, 239–254. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2012.06.081 |
- Braak, H., & Braak, E. (1991). Neuropathological staging of Alzheimer-related changes. Acta Neuropathologica, 82, 239–259. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00308809
