Ilustrasi otak manusia (Foto: Earth)
Jakarta, Jurnas.com - Selama lebih dari satu abad, para ilmuwan memetakan otak dengan membaginya ke dalam wilayah-wilayah tertentu berdasarkan tampilan jaringan otak di bawah mikroskop.
Peta-peta klasik ini menjadi fondasi riset tentang cara manusia berpikir, mengambil keputusan, dan mengendalikan diri, terutama di area korteks prefrontal yang dikenal sebagai pusat kendali perilaku tingkat tinggi.
Namun, penelitian terbaru mengungkap bahwa sirkuit pengendali perilaku di otak tidak terutama diatur oleh batas-batas jaringan yang terlihat secara anatomis, sebagaimana dikutip dari Earth pada Rabu (28/1).
Sebaliknya, organisasi otak tampaknya lebih ditentukan oleh bagaimana neuron-neuron menembakkan sinyal listrik secara bersamaan dari waktu ke waktu. Dengan kata lain, yang paling penting bukan hanya lokasi sel saraf, tetapi pola aktivitasnya.
Dengan merekam aktivitas puluhan ribu neuron pada tikus yang terjaga, para peneliti menemukan bahwa fungsi otak dan perilaku seperti perencanaan dan pengambilan keputusan membentuk kelompok berdasarkan pola tembakan neuron yang serupa. Temuan ini menantang pandangan tradisional yang selama ini mengaitkan fungsi tertentu dengan wilayah anatomi yang kaku.
Studi ini dipimpin oleh Marie Carlén dari Karolinska Institutet. Timnya menunjukkan bahwa korteks prefrontal lebih tepat dipahami sebagai wilayah yang diorganisasi oleh aktivitas saraf, bukan semata-mata oleh label anatomi klasik. Hasil ini berpotensi mengubah cara ilmuwan memandang salah satu area otak terpenting dalam mengatur perilaku.
Secara historis, peta otak dibuat dari irisan jaringan yang sangat tipis, diwarnai agar lapisan-lapisan sel tampak berbeda. Pola ini dikenal sebagai sitoarsitektur, yaitu susunan sel yang terlihat melalui pewarnaan mikroskopis. Dari sinilah muncul pembagian wilayah otak seperti peta Brodmann yang digunakan luas hingga kini.
Karena batas-batas tersebut terlihat jelas secara visual, para peneliti cenderung memperlakukan setiap wilayah seolah-olah memiliki fungsi tunggal yang spesifik. Padahal, perilaku kompleks sering kali melibatkan jaringan luas yang melampaui satu area anatomi. Tinjauan ilmiah pada 2018 bahkan menunjukkan betapa kuatnya pengaruh peta klasik ini terhadap riset modern, meski keterbatasannya semakin jelas.
Untuk menembus keterbatasan tersebut, tim Carlén merekam aktivitas neuron secara langsung menggunakan elektroda mikro. Neuron berkomunikasi melalui sinyal listrik singkat, dan aktivitas spontan—tembakan yang terjadi tanpa rangsangan jelas—memberikan gambaran tentang cara kerja sirkuit lokal secara alami.
Dalam jendela waktu sekitar tiga detik, beberapa neuron menembak secara lambat dan stabil, sementara yang lain aktif cepat dalam bentuk ledakan singkat. Dengan memetakan pola-pola ini ke lokasi neuron di otak, para peneliti dapat menggambar batas fungsional berdasarkan aktivitas, bukan berdasarkan tampilan jaringan.
Temuan ini berkaitan dengan teori lama yang menempatkan korteks prefrontal di puncak hierarki pemrosesan otak, khususnya dalam kendali perilaku yang berorientasi tujuan. Penelitian lanjutan pada 2019 mengaitkan hierarki tersebut dengan pola koneksi antara korteks dan talamus, yang mengatur aliran informasi dua arah.
Menariknya, pola aktivitas neuron ternyata lebih selaras dengan hierarki konektivitas tersebut dibandingkan dengan batas-batas jaringan tradisional. Hal ini menunjukkan bahwa susunan kabel saraf mungkin lebih menentukan fungsi neuron dibandingkan kesamaan tampilan jaringan di sekitarnya.
Salah satu ciri paling menonjol di wilayah korteks prefrontal dengan peringkat tinggi adalah banyaknya neuron yang menembak secara lambat dan stabil. Aktivitas ini diduga mencerminkan konektivitas berulang, di mana sinyal berputar dalam sirkuit lokal untuk mengintegrasikan informasi dari waktu ke waktu.
Di otak tikus, pola tembakan yang stabil ini juga menandai wilayah yang menempati posisi tinggi dalam organisasi internal korteks prefrontal. Jika neuron-neuron ini berperan dalam mempertahankan informasi, gangguan pada ritmenya dapat melemahkan kemampuan perencanaan dan penalaran bahkan sebelum gejala klinis terlihat.
Sebaliknya, neuron yang terlibat langsung dalam pengambilan keputusan menunjukkan pola yang jauh lebih cepat. Mereka menembak dalam laju tinggi, cocok untuk mengodekan pilihan dalam hitungan milidetik. Menurut Carlén, sebagian neuron tampak khusus untuk mengintegrasikan informasi, sementara yang lain mendukung pengodean cepat yang dibutuhkan untuk keputusan spesifik.
Kombinasi ini menunjukkan adanya spesialisasi lokal di dalam korteks prefrontal. Berbagai gaya tembakan neuron mendukung peran kognitif yang berbeda, meski neuron individu tetap fleksibel dan dapat menyesuaikan diri dengan tuntutan tugas yang berubah.
Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa peta otak berbasis aktivitas sering kali tidak cocok dengan label anatomi klasik. Modul fungsional dapat melintasi dua wilayah bernama atau justru membagi satu wilayah menjadi beberapa bagian. Respons terhadap suara dan sinyal pilihan tersebar secara tambal sulam, membuat batas-batas lama tampak kurang andal.
Untuk mencapai resolusi setinggi ini, para peneliti menggunakan teknologi Neuropixels, yaitu probe silikon dengan ratusan titik perekaman yang mampu menangkap aktivitas neuron di sepanjang jaringan otak tanpa mengganggu perilaku hewan. Data mentah kemudian diproses komputer untuk memisahkan sinyal setiap neuron dan memetakannya ke koordinat bersama.
Pendekatan ini membuka peluang perbandingan lintas laboratorium, wilayah otak, bahkan spesies. Hal ini sangat relevan bagi penelitian gangguan mental, karena banyak penyakit psikiatri melibatkan gangguan perencanaan, kontrol impuls, dan regulasi emosi—fungsi yang lama dikaitkan dengan korteks prefrontal.
Analisis besar pada manusia menunjukkan bahwa berbagai gangguan mental berbagi pola gangguan yang serupa di korteks prefrontal, dengan tingkat keparahan gejala berkaitan erat dengan melemahnya aktivitas sirkuit pengendali kognitif. Carlén menekankan bahwa meski hampir semua gangguan psikiatri terkait dengan area ini, pemahaman tentang cara kerjanya masih sangat terbatas.
Secara keseluruhan, temuan ini menunjukkan bahwa pola aktivitas neuron mendefinisikan batas fungsional korteks prefrontal dengan lebih akurat dibandingkan tampilan jaringan semata. Peta berbasis aktivitas ini memberi alat baru untuk menguji bagaimana modul otak berubah akibat stres, obat-obatan, atau penyakit, sambil tetap terhubung dengan anatomi dasar.
Studi ini telah dipublikasikan dalam jurnal Nature Neuroscience.
Google News: http://bit.ly/4omUVRy
Terbaru: https://jurnas.com/redir.php?p=latest
Langganan : https://www.facebook.com/jurnasnews/subscribe/
Youtube: https://www.youtube.com/@jurnastv1825?sub_confirmation=1
aktivitas neuron otak korteks prefrontal perilaku pemetaan fungsi otak
