Otak yang luar biasa
Otak memahat tidak hanya siapa kita tetapi juga dunia yang kita alami. Itu memberi tahu kita apa yang harus dilihat, apa yang harus didengar dan apa yang harus dikatakan. Itu berkembang untuk mengakomodasi bahasa atau keterampilan baru yang kita pelajari. Ini bercerita ketika kita sedang tidur. Ini mengirimkan sinyal alarm, dan memacu tubuh untuk berlari atau bertarung ketika merasakan bahaya. Otak beradaptasi dengan lingkungan sehingga kita tidak terganggu oleh bau konstan di rumah tua atau dengungan konstan AC. Otak kita melihat ke matahari dan memberi tahu tubuh kita jam berapa sekarang. Otak menyimpan ingatan, baik yang menyakitkan maupun yang menyenangkan.
Tetapi sama pentingnya dengan otak bagi keberadaan kita, itu masih sama misteriusnya bagi kita dengan planet dari galaksi yang jauh. Bahkan pada tahun 2018, ahli saraf masih menemukan fakta mendasar tentang ini sekitar 3-lb. (1,4 kilogram) sebagian besar jaringan. Terkadang, peneliti melihat otak manusia atau melihat apa yang terjadi pada seseorang ketika sebagian besar otaknya hilang. Di waktu lain, para ilmuwan harus mempelajari tikus untuk belajar lebih banyak tentang otak mamalia dan kemudian melakukan beberapa tebakan tentang bagaimana temuan itu berhubungan dengan otak kita sendiri.
Berikut adalah beberapa hal menarik yang kami pelajari tentang otak pada tahun 2018.
Neuron jenis baru
Tidak setiap hari para ilmuwan menemukan tipe sel yang sama sekali baru di otak manusia, terutama sel yang tidak ditemukan pada subyek nonhuman, ilmuwan, ahli saraf favorit. "Rosehip neuron," dinamakan demikian karena penampilannya yang lebat, telah menghindarkan para ilmuwan hingga tahun ini, sebagian karena itu sangat langka.
Sel otak sulit dipahami ini hanya membentuk sekitar 10 persen dari lapisan pertama neokorteks, salah satu bagian terbaru dari otak dalam hal evolusi (artinya nenek moyang jauh dari manusia modern tidak memiliki struktur ini). Neocortex berperan dalam penglihatan dan pendengaran. Para peneliti belum tahu apa yang dilakukan neuron rosehip, tetapi mereka menemukan bahwa itu terhubung ke neuron lain yang disebut sel piramidal, sejenis neuron perangsang, dan mengeremnya.
U.D., pasien neuroscience
Seorang anak lelaki, yang dikenal dalam literatur medis sebagai "U.D." memiliki sepertiga dari belahan kanan otaknya dihapus empat tahun lalu untuk mengurangi kejang melemahkannya. Bagian otak yang diangkat termasuk sisi kanan lobus oksipital (pusat pemrosesan visi otak) dan sebagian besar lobus temporal kanannya, pusat pemrosesan suara otak. Sekarang usia 11, U. tidak bisa melihat sisi kiri dunianya, tetapi ia berfungsi sama baiknya dengan orang lain seusianya dalam proses kognitif dan penglihatan, bahkan tanpa bagian kunci otak itu.
Itu karena kedua sisi otak memproses sebagian besar aspek penglihatan. Tetapi kanan dominan dalam mendeteksi wajah, sedangkan kiri dominan dalam memproses kata-kata, menurut sebuah studi kasus yang ditulis tentang U.D.
Studi itu menunjukkan plastisitas otak; dengan tidak adanya pusat pemrosesan penglihatan kanan AS, pusat kiri melangkah untuk memberikan kompensasi. Memang, para peneliti menemukan bahwa sisi kiri otak AS mendeteksi wajah seperti halnya wajah kanan.
Otak mungkin mengandung bakteri
Otak kita mungkin penuh dengan bakteri. Tapi jangan khawatir - sepertinya itu tidak membahayakan.
Sebelumnya, para ilmuwan berpikir bahwa otak adalah lingkungan yang bebas bakteri dan bahwa keberadaan mikroba adalah tanda penyakit. Tetapi temuan awal dari sebuah studi yang dipresentasikan tahun ini di pertemuan ilmiah tahunan besar untuk Neuroscience menemukan bahwa otak kita sebenarnya bisa menampung bakteri yang tidak berbahaya.
Para peneliti dalam studi tersebut telah memeriksa 34 otak postmortem, mencari perbedaan antara mereka yang menderita skizofrenia dan mereka yang tidak memiliki kondisi tersebut. Namun, para peneliti terus terjadi pada benda berbentuk batang di gambar mereka, dan bentuk ini ternyata adalah bakteri.
Mikroorganisme itu tampaknya tinggal di beberapa tempat di otak lebih daripada di tempat lain; daerah-daerah tersebut termasuk hippocampus, korteks prefrontal dan substantia nigra. Mikroba itu juga ditemukan dalam sel-sel otak yang disebut astrosit yang berada di dekat penghalang darah-otak, "dinding pembatas" yang menjaga otak.
Temuan belum dipublikasikan dalam jurnal peer-review, dan lebih banyak penelitian diperlukan untuk mengkonfirmasi temuan, kata para ilmuwan.
Otak itu magnetis
Otak kita bersifat magnetis. Atau, paling tidak, otak mengandung partikel yang bisa bermagnet. Tetapi para ilmuwan tidak benar-benar tahu mengapa partikel-partikel ini berada di otak atau dari mana mereka berasal. Beberapa peneliti percaya bahwa partikel-partikel yang dapat magnet ini melayani tujuan biologis, sementara yang lain mengatakan partikel masuk ke otak karena kontaminasi lingkungan.
Tahun ini, para ilmuwan memetakan tempat partikel-partikel ini berada di otak. Hasil studi mereka, kata para peneliti, memberikan bukti bahwa partikel ada karena suatu alasan. Itu karena di semua otak para ilmuwan memeriksa - dari tujuh orang yang meninggal pada awal 1990-an antara usia 54 hingga 87 - partikel magnetik selalu terkonsentrasi di daerah yang sama. Para peneliti juga menemukan bahwa sebagian besar otak mengandung magnet kecil ini.
Banyak otak hewan juga memiliki partikel magnetik, dan bahkan ada pendapat bahwa hewan menggunakan partikel ini untuk bernavigasi. Terlebih lagi, jenis bakteri yang disebut bakteri magnetotactic menggunakan partikel untuk mengarahkan diri mereka di ruang angkasa.
Virus yang bertanggung jawab atas kesadaran manusia?
Virus kuno telah menginfeksi orang-orang di masa lalu, dan penyerang ini meninggalkan kode genetiknya dalam DNA kita. Tahun ini, para peneliti menemukan bahwa potongan DNA virus purba itu memainkan peran penting dalam komunikasi di antara sel-sel otak yang diperlukan untuk berpikir tingkat tinggi.
Bukan hal yang aneh bagi manusia untuk membawa potongan kode genetik virus; sekitar 40 persen hingga 80 persen dari genom manusia terdiri dari gen-gen yang ditinggalkan oleh virus.
Dalam studi tahun ini, para peneliti menemukan bahwa gen virus yang disebut Arc mengemas informasi genetik lainnya dan mengirimkannya dari satu sel saraf ke yang berikutnya. Gen ini juga membantu sel mengatur ulang dari waktu ke waktu. Terlebih lagi, masalah dengan gen Arc cenderung terjadi pada orang yang memiliki autisme atau gangguan saraf lainnya.
Para peneliti sekarang berharap untuk mengetahui mekanisme yang tepat dimana gen Arc masuk ke dalam genom kita dan apa sebenarnya yang dikatakannya kepada sel-sel otak kita.
Sel muda di otak tua atau nah?
Tubuh kita terus-menerus membuang sel-sel tua dan membuat yang baru. Tetapi selama beberapa dekade, para ilmuwan percaya bahwa pergantian sel ini tidak terjadi pada otak yang menua. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, penelitian yang dilakukan pada tikus - dan beberapa penelitian awal yang dilakukan pada manusia - telah menimbulkan pertanyaan tentang gagasan ini.
Tahun ini, sebuah makalah memberikan apa yang mungkin menjadi bukti kuat pertama bahwa otak lama memang membuat sel-sel baru. Para peneliti mempelajari 28 postmortem, otak nondiseased dari orang-orang yang berusia 14 hingga 79 ketika mereka meninggal. Para ilmuwan memotong hippocampus masing-masing otak, area otak yang penting untuk pembelajaran dan memori, lalu menghitung jumlah sel muda yang belum sepenuhnya matang. Para peneliti menemukan bahwa otak yang lebih tua memiliki sel baru sebanyak otak yang lebih muda tetapi otak yang lebih tua membuat lebih sedikit pembuluh darah baru dan koneksi di antara sel-sel otak.
Namun, untuk memperumit masalah, sebuah penelitian berbeda, yang diterbitkan sebulan sebelum ini, menemukan kebalikannya, menyimpulkan bahwa otak orang dewasa tidak membuat sel-sel baru di hippocampus. Ketidaksepakatan bisa disebabkan oleh cara otak dipertahankan dalam dua studi dan jenis-jenis otak yang diperiksa. (Studi sebelumnya melihat otak dengan kondisi kesehatan yang berbeda, sedangkan penelitian selanjutnya hanya melihat otak yang tidak mengalami peningkatan. Mereka juga dapat menggunakan teknik pengawetan berbeda yang dapat mempengaruhi sel.)
Otak Anda sedang stres
Berita buruk: Stres dapat mengecilkan otak. Itu menurut sebuah penelitian yang diterbitkan pada bulan Oktober tahun ini.
Dalam studi tersebut, para peneliti mengamati lebih dari 2.000 orang sehat, usia paruh baya dan menemukan bahwa mereka dengan kadar hormon stres kortisol yang lebih tinggi memiliki volume otak yang sedikit lebih kecil daripada orang dengan jumlah hormon yang normal. Orang dengan kadar kortisol yang lebih tinggi juga memiliki kinerja yang lebih buruk pada tes memori dibandingkan orang dengan kadar hormon normal. Kedua temuan, harus dicatat, adalah hubungan antara stres dan otak dan bukan temuan sebab-akibat.
Stres adalah hal yang normal bagi tubuh: Selama masa-masa stres, kadar kortisol naik bersamaan dengan hormon-hormon lain, adrenalin. Hormon-hormon ini bekerja sama untuk melemparkan tubuh Anda ke respons melawan-atau-lari. Tetapi begitu bagian yang menegangkan sudah berakhir, kadar kortisol akan menurun. Namun, mereka tidak selalu melakukan ini. Beberapa orang, terutama dalam kehidupan modern ini, dapat mengalami peningkatan kadar kortisol untuk jangka waktu yang lama. Mengurangi stres - seperti dengan tidur yang lebih baik, berolahraga, melakukan teknik relaksasi dan minum obat penurun kortisol - dapat memiliki berbagai manfaat, kata para peneliti.
Apakah otak Anda membiarkan Anda mendengar langkah kaki Anda sendiri?
Klik, klik, klik: Anda mungkin perlu berterima kasih pada otak Anda karena telah menyelamatkan Anda dari mendengarkan setiap langkah yang Anda ambil. Sebuah studi yang dilakukan pada tikus tahun ini menemukan bahwa otak tikus membatalkan suara langkah kaki makhluk itu sendiri. Ini memungkinkan makhluk-makhluk itu untuk lebih baik mendengar suara-suara lain di sekitarnya, seperti suara-suara predator.
Para peneliti menemukan bahwa otak tikus membuat penyaring suara ketika otak terbiasa dengan suara tertentu. Itu melakukan ini dengan menggabungkan sel-sel di korteks motorik, area otak yang terlibat dengan gerakan, ke korteks pendengaran, area yang terlibat dengan suara. Sederhananya, sel-sel otak di motor mengeluarkan sinyal api untuk memblokir sel-sel otak di korteks pendengaran dari menembakkan sinyal mereka sendiri - pada dasarnya mematikan korteks pendengaran.
Dan meskipun penelitian dilakukan pada tikus, para ilmuwan berpikir bahwa hasilnya juga dapat berlaku pada manusia. Itu karena kita sudah memiliki sistem serupa. Misalnya, otak tokoh skater mempelajari gerakan apa yang diharapkan, dan neuron penghambat membatalkan refleks yang akan mencegah atlet ini berputar dan melakukan putaran gila mereka.
Obat-obatan psychedelic dapat mengubah struktur sel-sel otak
Obat psychedelic secara fisik dapat mengubah struktur sel otak, menurut sebuah studi baru. Penelitian ini dilakukan pada sel-sel otak di piring laboratorium dan pada hewan, tetapi jika temuan ini berlaku untuk manusia, hasilnya dapat berarti bahwa obat ini dapat membantu orang yang memiliki gangguan mood tertentu.
Itu karena pada orang dengan depresi, kegelisahan atau gangguan mood lainnya, neuron di prefrontal cortex, bagian dari otak yang penting untuk mengendalikan emosi, cenderung mengerut. Dan cabang-cabangnya - yang digunakan neuron untuk berbicara dengan neuron lain - cenderung menarik. Tetapi ketika para ilmuwan menambahkan obat-obatan psikedelik termasuk LSD dan MDMA ke cawan petri dengan neuron tikus, mereka menemukan bahwa jumlah koneksi dan cabang dalam sel-sel saraf meningkat.
Otak kedua di usus?
Jutaan sel otak hidup di usus besar, dan karena sel-sel ini berfungsi tanpa instruksi dari otak atau tulang belakang, para ilmuwan kadang-kadang menyebut massa sel-sel itu sebagai "otak kedua". Tetapi massa ini juga memiliki nama ilmiah: sistem saraf enterik. Dan sebuah penelitian baru, dilakukan pada tikus, menunjukkan bahwa sistem ini cukup pintar; itu dapat menembakkan neuron yang disinkronkan untuk merangsang otot dan mengkoordinasikan aktivitas mereka sehingga dapat melakukan hal-hal seperti memindahkan kotoran keluar dari tubuh.
Otak yang sebenarnya (yang ada di kepala Anda) juga dapat melakukan ini - menyinkronkan penembakan neuron - pada tahap awal perkembangan otak. Ini berarti bahwa aksi neuron di usus bisa menjadi "properti primordial" dari tahap pertama evolusi otak kedua. Beberapa ilmuwan bahkan berhipotesis bahwa otak kedua berevolusi sebelum otak pertama dan bahwa pola penembakan ini berasal dari otak yang berfungsi paling awal dalam tubuh.
