Apakah otak manusia, dengan segala kecakapannya memecahkan masalah dan kemampuan kreatifnya, cukup kuat untuk memahami dirinya sendiri? Tidak ada apa pun di alam semesta yang diketahui (dengan pengecualian alam semesta itu sendiri) yang lebih kompleks; otak mengandung sekitar 100 miliar sel saraf, atau neuron, yang masing-masing dapat berkomunikasi dengan ribuan sel otak lainnya.
Dari Kisah Ini
[×] TUTUP
VIDEO: Trik Otak - Beginilah Cara Otak Anda Bekerja
Konten terkait
- Sel Otak untuk Bersosialisasi
- Mendeteksi Kebohongan
Karena kita primata terutama adalah makhluk visual, mungkin cara terbaik bagi kita untuk memahami otak adalah dengan melihatnya dengan jelas. Itu telah menjadi tujuan selama 125 tahun, sejak ilmuwan Spanyol Santiago Ramón y Cajal mulai menggunakan noda yang menandai neuron individu. Dia mengintip melalui mikroskop pada sel-sel yang ternoda dan proyeksi seperti cabang yang dengannya mereka terhubung ke neuron lain. "Di sini semuanya sederhana, jelas, dan tidak membingungkan, " tulisnya tentang pengamatannya, awal dari ilmu saraf modern.
Sejak itu para ilmuwan telah menemukan metode untuk menentukan tugas-tugas spesifik di mana wilayah otak yang berbeda mengkhususkan — misalnya, beberapa neuron, yang ditujukan untuk memproses penglihatan, mendeteksi hanya garis-garis horizontal, sementara yang lain merasakan bahaya atau menghasilkan ucapan. Para peneliti telah membuat peta yang menggambarkan bagaimana daerah otak yang tidak berdekatan satu sama lain dihubungkan oleh saluran panjang proyeksi seluler yang disebut akson. Teknik mikroskop terbaru mengungkap neuron yang berubah bentuk sebagai respons terhadap pengalaman — berpotensi merekam memori. Kemampuan untuk melihat otak dalam cahaya segar telah memunculkan banyak wawasan dalam beberapa dekade terakhir.
Sekarang perampokan para ilmuwan ke alam semesta ini digunakan secara berbeda — sebagai benda seni. Carl Schoonover, seorang ahli ilmu saraf dalam pelatihan di Universitas Columbia, telah mengumpulkan gambar-gambar menarik dari otak untuk sebuah buku baru, Portraits of the Mind (Abrams). "Mereka adalah data nyata, bukan penampilan seniman, " katanya. “Inilah yang dilihat oleh para ilmuwan saraf di mikroskop, mesin MRI, atau sistem elektrofisiologi mereka. Neuroscience ada karena teknik-teknik ini. "
Dengan meminjam gen dari ubur-ubur neon dan memasukkannya ke dalam DNA cacing atau tikus di laboratorium, para ilmuwan telah membuat neuron bercahaya. Teknik pewarnaan Cajal hanya bekerja pada jaringan post-mortem, dan itu menandai neuron secara acak, tetapi pewarna baru telah memungkinkan para ilmuwan untuk "mempelajari neuron pada hewan dan jaringan yang hidup, " Joshua Sanes dari Universitas Harvard mencatat dalam sebuah esai dalam buku tersebut.
Salah satu metode terbaru bergantung pada gen yang membuat alga sensitif terhadap cahaya. Menyinari neuron yang mengandung gen dapat mengubah perilaku mereka. "Kemajuan memungkinkan kita untuk memanipulasi aktivitas sel dan tipe sel individu menggunakan sinar cahaya, " tulis Terrence Sejnowski dari Salk Institute for Biological Studies.
Otak tetap misterius, tetapi pola-pola dalam gambar-gambar ini — lingkaran kaya koneksi saraf, simetri tak terduga, dan lapisan-lapisan struktur — mendorong para ilmuwan untuk meyakini bahwa mereka akan menguraikannya. Sementara itu, Schoonover berharap untuk "membuat pembaca berpikir bahwa ada baiknya mencoba mencari tahu apa gambar itu dan mengapa mereka begitu indah."
Laura Helmuth adalah editor senior untuk Smithsonian .
Foto-foto berasal dari Portrait of the Mind: Memvisualisasikan Otak dari Zaman Ke Abad ke-21 oleh Carl Schoonover, diterbitkan oleh Abrams.
Hippocampus yang berlapis-lapis adalah tempat kenangan dibuat. Tiga komponen utama hippocampus di otak tikus ini ditulis. (Tamily Weissman, Jeff Lichtman dan Joshua Sanes (2005) / Buku Abrams) 
Di bawah kondisi yang tepat, pola muncul dari kompleksitas monumental otak. Salah satu aplikasi terbaru dari pencitraan resonansi magnetik melacak aliran air di dalam sel, mengungkapkan saluran saraf yang membuat koneksi jarak jauh di dalam otak. Dalam gambar otak ini, bidang biru bergerak di antara bagian atas dan bawah, merah di antara kanan dan kiri, dan hijau di antara depan dan belakang. (Patric Hagmann (2006) / Buku Abrams) 
Pencitraan otak telah berkembang dari anatomi kasar ke sirkuit kompleks. Dalam diagram ilmu saraf yang pertama kali diketahui ini, oleh Ibn al-Haytham, sekitar tahun 1027, mata dan saraf optik diilustrasikan. (Ibn al-Haytham (sekitar 1027) / Courtesy of Süleymaniye Library, Istanbul / Abrams Books) 
Gambar Santiago Ramón y Cajal tahun 1914 tentang tubuh neuron montok yang terjalin oleh sulur-sulur dari neuron lain. (Santiago Ramón y Cajal (1914) / Atas perkenan Dr. Juan A. de Carlos, Cajal Legacy, Instituto Cajal (CSIC) / Buku Abrams) 
Bentuk yang diambil neuron ditentukan oleh fungsinya, seperti cara sekelompok neuron diatur. Yang ditampilkan di sini adalah kluster bujur persegi panjang di bagian otak tikus yang sensitif terhadap sentuhan; masing-masing memproses sinyal saraf dari kumis yang berbeda. (Lasani Wijetunge dan Peter Kind, 2008 / Buku Abrams) 
Memicu semua aktivitas otak ini, dan dasar untuk beberapa teknik pencitraan, adalah jaringan padat pembuluh darah yang halus. (Alfonso Rodríguez-Baeza dan Marisa Ortega-Sánchez (2009) / Buku Abrams) 
Ini bukan seni abstrak — ini adalah representasi dari aktivitas saraf di otak monyet. Bagian otak ini, yang disebut korteks visual, adalah salah satu bagian pertama otak yang menerima informasi dari mata. Korteks visual disetel ke bentuk sederhana, seperti garis lurus. Monyet itu ditunjukkan garis-garis pada orientasi yang berbeda, dan warna-warna yang berbeda mewakili potongan-potongan korteks yang secara khusus tertarik pada jenis garis yang diberikan. Gugus neuron yang disorot dalam warna hijau, misalnya, aktif ketika monyet melihat garis vertikal; cluster neuron kuning disetel ke garis horizontal. (Atas perkenan Yevgeniy B. Sirotin) 
Ketika otak bekerja dengan baik, bagian-bagian yang berbeda dihubungkan oleh serat panjang yang disebut akson (lihat foto 2). Tetapi ketika otak rusak (seperti dalam gambar ini dari seorang pasien yang menderita stroke di bagian otak yang disebut thalamus), koneksi terputus. (Atas perkenan Henning U. Voss) 
Neuron berkomunikasi satu sama lain dengan melepaskan bahan kimia, seperti dopamin, dari kantong yang disebut vesikel. Vesikel, terlihat di sini dalam sel fibroblast, memiliki lapisan luar geodesik yang akhirnya muncul melalui sisi sel dan melepaskan pesan kimianya untuk dideteksi oleh tetangga sel. (Gambar diproduksi oleh John Heuser, MD) 
Sel-sel kita dikelilingi oleh perancah protein yang mempertahankan bentuk sel. Di bawah mikroskop elektron, serat protein yang disebut filamen aktin terlihat seperti tali dikepang. (Gambar diproduksi oleh John Heuser, MD) 
Hippocampus adalah kursi memori. Jika rusak, Anda dapat mengingat hal-hal yang terjadi jauh sebelum cedera tetapi Anda tidak akan dapat membuat kenangan baru. (Atas perkenan Thomas Deerinck dan Mark Ellisman) 
Terima kasih otak kecil — lobus jaringan yang berbelit-belit di bagian belakang dan bawah otak — atas kemampuan Anda menari atau mengendarai sepeda. Ini semua tentang koordinasi motorik. Dalam irisan jaringan serebelar yang bernoda ini, sel-sel pendukung yang disebut glia berwarna biru, dan sel-sel yang disebut neuron Purkinje berwarna hijau. Neuron Purkinje adalah beberapa neuron terbesar di otak dan memiliki jaringan proyeksi bercabang yang luas yang disebut dendrit. (Atas perkenan Thomas Deerinck dan Mark Ellisman) 
Beberapa tahun yang lalu, ilmuwan saraf menemukan cara untuk mengambil dua protein fluorescent yang bersinar hijau atau merah dan mengubahnya menjadi pelangi dengan warna berbeda yang dapat dimasukkan ke dalam neuron individu. Di sini teknik ini digunakan untuk menodai sel di otak kecil. Hasil? "Brainbow." (Mouse Brainbow diproduksi oleh J. Livet, TA Weissman, H. Kang, RW Draft, J. Lu, RA Bennis, JR Sanes, JW Lichtman) 
Hippocampus yang berlapis-lapis, yang ternyata sangat penting untuk diingat, adalah subjek dari lukisan 1895 karya Joseph Jules Dejerine ini. (Fotografi oleh Dwight Primiano, Anatomie des centres nervux . Paris, Rueff, 1895-1901) 
Buku Carl Schoonover memuat esai oleh beberapa ahli saraf terkemuka di dunia. (Courtesy of Abrams Books)
