Kalau kamu ingin bikin jantung seseorang berdebar lebih kencang, mungkin ada cara yang lebih romantis dibanding menyorotkan senter ke telinganya.

Tapi, coba ganti senter itu dengan laser, dan orangnya dengan ikan zebra—semuanya langsung berubah jadi eksperimen yang super menarik.

Menurut fisikawan Xiaoshuai Liu dari Guangzhou University, Tiongkok, perjalanan sinyal cahaya dari telinga sampai bisa mengubah detak jantung ternyata ceritanya sedikit lebih rumit dari yang dibayangkan.

Liu dan timnya berhasil melakukan hal yang persis seperti itu—dan hasilnya sama kerennya dengan kedengarannya.

“Saat orang memikirkan cahaya dan suara, secara insting mereka menghubungkan cahaya dengan penglihatan dan suara dengan pendengaran, sebuah pasangan yang terasa alami. Tapi, kalau kita kembali ke prinsip fisika dasar suara, intinya suara adalah getaran,” ujar Liu kepada ScienceAlert.

“Ide untuk mengendalikan detak jantung ini terinspirasi dari terapi musik tradisional. Karena suara yang berirama bisa memodulasi irama jantung, kami penasaran: Bisakah kita pakai sinar laser yang diprogram secara presisi untuk menciptakan ‘musik cahaya’ dan mengatur detak jantung?”

Telinga adalah organ yang rumit dan sensitif, dengan struktur yang sangat peka terhadap getaran kecil. Pada sebagian besar vertebrata, struktur ini termasuk otolith—kristal kecil seperti batu dari kalsium karbonat. Suara atau gerakan membuat kristal ini ikut bergerak, yang kemudian merangsang sel-sel sensorik di telinga.

Tapi, suara bukan satu-satunya hal yang bisa menggoyangkan benda kecil secara fisik. Selama bertahun-tahun, para ilmuwan sudah menggunakan alat yang disebut optical tweezers (pinset optik) untuk memanipulasi objek berukuran sangat kecil. Singkatnya, mereka memanfaatkan tekanan radiasi untuk menghasilkan gaya fisik yang bisa mendorong atau menggerakkan sesuatu yang super, super kecil.

Nah, otolith yang ada di telinga larva ikan zebra itu ukurannya memang sangat kecil.

Yang lebih penting, gerakannya adalah bagian dari cara ikan mendeteksi suara dan gerakan.

Inilah yang membuat otolith jadi target sempurna untuk alat yang memang dirancang buat mengutak-atik objek mikroskopis. Kalau pinset optik bisa bikin otolith bergerak tanpa ada suara yang masuk ke telinga, para peneliti pada dasarnya bisa melewati langkah pertama proses pendengaran.

“Motivasi awal kami adalah melepaskan diri dari asosiasi konvensional bahwa cahaya itu untuk penglihatan dan suara untuk pendengaran, lalu mencoba mengeksplorasi kemungkinan membuat organisme ‘mendengar’ cahaya,” jelas Liu.

“Begitu kita lepas dari pola pikir biasa, strategi apa pun yang bisa menghasilkan osilasi sebenarnya bisa menciptakan efek yang setara dengan suara.”

Ya, mereka pun mencobanya. Seperti yang kita duga.

Mereka menggunakan pinset optik untuk menggetarkan otolith satu per satu pada larva ikan zebra yang masih hidup, sambil memindai aktivitas otaknya. Stimulasi itu ternyata mengaktifkan area otak yang berhubungan dengan pendengaran, menunjukkan bahwa gerakan mekanis tadi benar-benar diproses oleh sirkuit pendengaran si ikan.

Jadi, apakah itu berarti ikan zebranya benar-benar ‘mendengar’ cahaya? Nah, pertanyaan itu agak sulit dijawab.

“Filsuf Tiongkok kuno, Zhuangzi, pernah berkata, ‘Kamu bukan ikan, bagaimana kamu tahu kebahagiaan ikan?’” kata Liu. “Sama halnya, kami tidak bisa berkomunikasi langsung dengan ikan zebra untuk mengonfirmasi apakah mereka secara sadar ‘mendengar’ cahaya itu.”

Yang bisa dipastikan oleh para peneliti adalah bahwa pusat saraf yang terkait pendengaran menjadi jauh lebih aktif selama stimulasi optik berlangsung.

Tapi bukan cuma itu.

Para peneliti menyadari bahwa ketika mereka menggerakkan otolith ikan, jantungnya ikut berdetak lebih cepat.

Dalam satu eksperimen, detak jantung istirahat sekitar 2 detak per detik naik menjadi sekitar 2,7 detak per detik selama stimulasi, lalu perlahan-lahan kembali ke titik awal setelah stimulasi dihentikan.

Osilasi otolith yang ditargetkan, menurut temuan mereka, bisa meningkatkan detak jantung hingga sekitar 50 persen.

Dan karena pinset optik memungkinkan para peneliti mengontrol dengan tepat bagaimana otolith bergerak, mereka bisa melakukan sesuatu yang lebih aneh lagi—mereproduksi pola yang mirip dengan musik. Dengan mengubah amplitudo, frekuensi, dan waktu osilasi, mereka bisa meniru properti yang sesuai dengan kerasnya suara, nada, dan ritme.

Pengamatan ini membawa riset mereka ke arah yang baru.

“Karena kami bisa menggunakan cahaya untuk mereproduksi rangsangan musikal dan memengaruhi detak jantung, rasanya ini langkah yang alami untuk bertanya apakah kami juga bisa menerapkan pendekatan ini untuk memperbaiki irama jantung yang abnormal,” kata Liu kepada ScienceAlert.

“Alasan inilah yang membawa kami melakukan eksperimen untuk menyelamatkan aritmia yang diinduksi obat.”

Para peneliti menggunakan obat-obatan untuk memicu tiga jenis irama jantung abnormal yang berbeda pada larva ikan zebra, lalu menerapkan stimulasi musik yang dihasilkan secara optik.

Pada ikan dengan detak jantung yang lambat secara abnormal, stimulasi ini membuat detak jantung mereka kembali mendekati normal.

Pada ikan yang bilik atas dan bawah jantungnya kehilangan sinkronisasi, koordinasi normal kembali pulih pada enam dari tujuh ekor ikan.

Dan pada ikan yang detak jantungnya terganggu oleh jeda abnormal, irama normal kembali muncul pada lima dari tujuh ekor.

Yang lebih luar biasa lagi, beberapa perbaikan ini tetap bertahan bahkan setelah stimulasi dihentikan.

Terkait: Lagu Hit Ternyata Melakukan Sesuatu pada Otakmu, dan Ini Bisa Jadi Masa Depan Musik

“Hasil yang paling mengejutkan kami adalah bahwa pendekatan ini… tidak hanya bisa memodulasi detak jantung, tetapi juga menyelamatkan aritmia patologis yang diinduksi obat,” jelas Liu.

“Fakta bahwa stimulus optik murni, yang dikirim melalui jalur pendengaran, bisa memulihkan irama jantung normal pada model penyakit benar-benar melampaui ekspektasi awal kami dan mungkin membuka kemungkinan menarik untuk aplikasi terapi di masa depan.”

Tentu saja, kemungkinan-kemungkinan itu masih jauh dari kenyataan. Liu menggambarkan studi ini sebagai “demonstrasi bukti konsep yang sangat awal”; bagaimana tepatnya sinyal saraf menghasilkan perubahan pada irama jantung masih belum jelas, dan apakah pendekatan ini bisa bekerja pada hewan yang lebih besar masih harus diteliti lebih lanjut.

“Kami melihat karya ini bukan sebagai jawaban pasti, melainkan sebagai undangan untuk menjelajahi perbatasan baru di persimpangan antara optik, neurosains pendengaran, dan fisiologi jantung,” katanya kepada ScienceAlert.

Temuan ini telah dipublikasikan di Nature Communications.