GENETICS, EVOLUTION, DEVELOPMENT AND PLASTICITY

 MODUL 4.1

GENETICS AND EVOLUTION OF BEHAVIOR

Segala sesuatu yang kita lakukan bergantungan pada gen dan lingkungan kita. Pertimbangkan ekspresi wajah. Kontribusi lingkungan sangat jelas: Kita akan lebih banyak tersenyum ketika dunia memperlakukan kita dengan baik dan cemberut ketika segala sesuatunya berjalan buruk. Apakah faktor keturunan mempengaruhi ekspresi wajah? Peneliti memeriksa ekspresi wajah orang yang lahir buta dan karena itu tidak bisa belajar meniru ekspresi wajah. Ekspresi wajah orang yang lahir buta sangat mirip dengan kerabat mereka yang dapat melihat. Hasil ini menunjukkan peran utama genetika dalam mengendalikan ekspresi wajah. 

 

MENDELIAN GENETICS (GENETIKA MENDEL)

Sebelum karya Gregor Mendel, seorang biarawan akhir abad ke-19, para ilmuwan mengira bahwa pewarisan adalah proses pencampuran di mana sifat- sifat sperma dan sel telur bercampur begitu saja, seperti dua warna cat. Mendel mendemonstrasikan bahwa pewarisan terjadi melalui gen, unit hereditas yang mempertahankan identitas strukturalnya dari satu generasi ke generasi lainnya. Biasanya, gen berpasangan karena mereka disejajarkan di sepanjang kromosom. Secara klasik, gen didefinisikan sebagai bagian dari kromosom yang terdiri dari molekul asam deoksiribonukleat (DNA) beruntai ganda. Terkadang beberapa gen tumpang tindih pada bentangan kromosom. Terkadang hasil genetik bergantung pada bagian dari dua atau lebih kromosom.

Untaian DNA berfungsi sebagai templat (model) untuk sintesis molekul asam ribonukleat (RNA), bahan kimia untai tunggal. Salah satu jenis molekul RNA-messenger RNA berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis molekul protein. DNA mengandung empat "basa" - adenin, guanin, sitosin, dan timin. Urutan basa tersebut menentukan urutan basa yang sesuai di sepanjang molekul RNA - adenin, guanin, sitosin, dan urasil. Urutan basa sepanjang molekul RNA pada gilirannya menentukan urutan asam amino yang menyusun protein.

Merangkum langkah-langkah utama dalam menerjemahkan informasi dari DNA melalui RNA menjadi protein. Beberapa protein membentuk bagian dari struktur tubuh. Beberapa protein membentuk bagian dari struktur tubuh. Lainnya berfungsi sebagai enzim, katalis biologis yang mengatur reaksi kimia dalam tubuh. Tidak semua kode RNA untuk protein. Banyak molekul RNA melakukan fungsi pengaturan. Siapapun dengan sepasang gen identik pada dua kromosom adalah homozigot untuk gen tersebut. Gen bersifat dominan, resesif, atau menengah. Gen dominan menunjukkan pengaruh yang kuat baik pada kondisi homozigot maupun heterozigot. Gen resesif menunjukkan efeknya hanya dalam kondisi homozigot. Gen sensitivitas tinggi terhadap rasa feniltiokarbamid (PTC) dominan, dan gen sensitivitas rendah resesif.

Setiap orang tua mentransmisikan gen sensitivitas rasa tinggi (T) atau gen sensitivitas rasa rendah (t) kepada anak mana pun. Oleh karena itu, seorang anak dalam keluarga memiliki peluang 25 persen untuk memiliki dua gen T, peluang 50 persen untuk kondisi heterozigot, dan peluang 25 persen untuk menjadi homozigot untuk gen t. Namun, contoh seperti ini bisa menyesatkan, karena menyiratkan bahwa satu gen menghasilkan satu hasil, terlepas dari lingkungannya.

 

SEX LINKED AND SEX-UMITED GENES (GEN TERKAIT DAN GEN TERBATAS SEKS)

Gen pada kromosom seks (ditunjuk X dan Y pada mamalia) dikenal sebagai gen terpaut seks. Semua kromosom lainnya adalah kromosom autosomal, dan gennya dikenal sebagai gen autosomal. Mamalia betina memiliki dua kromosom X, sedangkan jantan memiliki kromosom X dan Y.

Ketika ahli biologi berbicara tentang gen terpaut seks, mereka biasanya memaksudkan gen terpaut X. Kromosom Y berukuran kecil, dengan gen untuk protein yang jauh lebih sedikit daripada kromosom lainnya. Namun, kromosom Y juga memiliki banyak situs yang memengaruhi fungsi gen pada kromosom lain. Satu gen terpaut seks manusia mengendalikan defisiensi penglihatan warna merah-hijau

Pria mana pun dengan bentuk resesif gen ini pada kromosom X-nya kekurangan warna merah-hijau karena dia tidak memiliki kromosom X lain. Seorang wanita kekurangan warna hanya jika dia memiliki gen resesif pada kedua kromosom X-nya. Yang berbeda dari gen terpaut seks adalah gen terbatas jenis kelamin, terdapat pada kedua jenis kelamin tetapi aktif terutama pada satu jenis kelamin. 

 

GENETIC CHANGES (PERUBAHAN GENETIK)

Perubahan atau mutasi genetik adalah proses rumit yang melibatkan satuan terkecil dari suatu organisme, yaitu sel dan DNA di dalamnya. Pada beberapa kasus, mutasi yang terjadi juga bisa memberikan dampak positif untuk tubuh, seperti membuat kita lebih kebal terhadap suatu penyakit.

Gen berubah dalam beberapa cara. Salah satu caranya adalah dengan mutasi, perubahan yang diwariskan dalam molekul DNA. Mengubah hanya satu basa dalam DNA menjadi salah satu dari tiga jenis lainnya berarti gen mutan akan mengkode protein dengan asam amino yang berbeda di satu lokasi dalam molekul. Gen FOXP2 manusia berbeda dari versi simpanse dari gen tersebut hanya dalam dua basis. Jenis mutasi lainnya adalah duplikasi atau penghapusan.

 

EPIGENETICS (EPIGENETIK)

 

 

 

HEREDITY AND ENVIRONMENT (KETURUNAN DAN LINGKUNGAN)

Untuk menentukan heritabilitas suatu karakteristik, para peneliti mengandalkan terutama pada tiga jenis bukti. Pertama, mereka membandingkan kembar monozigot ("dari satu telur") dan kembar dizigotik ("dari dua telur"). Orang biasanya menyebut kembar monozigot sebagai kembar "identik", tetapi istilah itu menyesatkan, karena kembar identik sering berbeda dalam hal-hal penting. Beberapa adalah gambar cermin satu sama lain. Selain itu, karena alasan epigenetik, gen tertentu mungkin lebih aktif pada satu kembaran daripada yang lain. Tetap saja, mereka memiliki gen yang sama, sedangkan kembar dizigotik tidak. Kemiripan yang lebih kuat antara kembar monozigotik daripada dizigotik menunjukkan kontribusi genetik. Namun, itu tidak sepenuhnya menentukan, karena orang yang mirip cenderung diperlakukan sama.

 

ENVIRONMENTAL MODIFICATION (MODIFIKASI LINGKUNGAN)

Bahkan suatu sifat dengan heritabilitas tinggi dapat dimodifikasi dengan intervensi lingkungan. Contoh utama adalah fenilketonuria atau PKU, ketidakmampuan genetik untuk memetabolisme asam amino fenilalanin. Jika PKU tidak diobati, fenilalanin terakumulasi ke tingkat toksik, mengganggu perkembangan otak dan membuat anak mengalami keterbelakangan mental, gelisah, dan mudah tersinggung. Meskipun PKU merupakan kondisi keturunan, intervensi lingkungan dapat memodifikasinya. Dokter di banyak negara secara rutin menguji kadar fenilalanin atau metabolitnya dalam darah atau urin bayi. Jika bayi memiliki tingkat tinggi, menunjukkan PKU, dokter menyarankan orang tua untuk memberi bayi diet rendah fenilalanin yang ketat untuk melindungi otak. Keberhasilan diet ini menunjukkan bahwa diwariskan bukan berarti tidak dapat dimodifikasi.

 

HOW GENES AFFECT BEHAVIOR (BAGAIMANA GEN MEMPENGARUHI PERILAKU)

Gen menghasilkan protein yang dalam keadaan tertentu meningkatkan kemungkinan alkoholisme. Penting untuk menentukan keadaan ini sebaik mungkin. Persis bagaimana gen meningkatkan kemungkinan perilaku tertentu adalah masalah yang kompleks. Beberapa gen mengontrol bahan kimia otak, tetapi yang lain memengaruhi perilaku secara tidak langsung. Gen memengaruhi perilaku secara tidak langsung. Gen berperan dalam menentukan sifat individu karena merupakan materi herediter yang mengatur susunan genetik suatu makhluk hidup. Karena itu, gen memiliki kekuatan untuk mempengaruhi perilaku individu. Orang tua dan anak berbagi fitur ini.

 

THE EVOLUTION OF BEHAVIOR (EVOLUSI PERILAKU)

Charles Darwin, yang dikenal sebagai pendiri teori evolusi, tidak menyukai istilah evolusi. Dia lebih suka keturunan dengan modifikasi, menekankan ide perubahan tanpa harus menyiratkan perbaikan. Evolusi adalah perubahan dari generasi ke generasi. Wawasan Darwin (1859) adalah bahwa alam juga menyeleksi. Jika individu tertentu lebih berhasil daripada yang lain dalam menemukan makanan, melarikan diri dari musuh, menarik pasangan, atau melindungi keturunannya, maka gen mereka akan menjadi lebih umum di generasi selanjutnya. Mengingat waktu yang sangat lama, proses ini dapat menghasilkan berbagai macam kehidupan yang sebenarnya kita temui.

 

COMMON MISUNDERSTANDINGS ABOUT EVOLUTION (KESALAHPAHAMAN UMUM)

●                   Apakah penggunaan atau tidak digunakannya suatu struktur atau perilaku menyebabkan peningkatan atau penurunan evolusioner pada fitur tersebut? Anda mungkin pernah mendengar orang mengatakan sesuatu seperti, "Karena kita hampir tidak pernah menggunakan jari kelingking kita, mereka menjadi semakin kecil di setiap generasi berikutnya." Gagasan ini merupakan kelanjutan dari teori evolusi ahli biologi Jean-Baptiste Lamarck melalui pewarisan karakteristik yang diperoleh, yang dikenal sebagai evolusi Lamarckian. Menurut gagasan ini, jika kita melatih otot lengan kita, anak kita akan lahir dengan otot lengan yang lebih besar, dan jika kita gagal menggunakan jari kelingking kira, jari kelingking anak kita akan lebih kecil dari kita. Namun, ahli biologi tidak menemukan mekanisme terjadinya evolusi Lamarckian dan tidak ada bukti bahwa hal itu terjadi.

●                   Apakah manusia berhenti berevolusi? Karena pengobatan modern dapat membuat hampir semua orang tetap hidup, dan karena program kesejahteraan di negara-negara makmur menyediakan kebutuhan kehidupan bagi hampir semua orang, beberapa orang menegaskan bahwa manusia tidak lagi tunduk pada prinsip "survival of the fittest". Oleh karena itu, menurut argumen tersebut, evolusi manusia telah melambat atau berhenti.

●                   Apakah "evolusi" berarti "perbaikan"? Itu tergantung pada apa yang Anda maksud dengan "perbaikan." Menurut definisi, evolusi meningkatkan kebugaran, yang secara operasional didefinisikan sebagai jumlah salinan gen seseorang yang bertahan di generasi selanjutnya.

●                   Apakah evolusi menguntungkan individu atau spesies? Tidak satu pun: Ini menguntungkan gen! Dalam arti tertentu, anda tidak menggunakan gen anda untuk memperbanyak diri. 

 

EVOLUTIONARY PSYCHOLOGY (PSIKOLOGI EVOLUSI)

Psikologi Evolusi adalah kajian dalam Psikologi yang menjelaskan bagaimana proses seleksi alam mempengaruhi bertahannya perilaku tertentu bahkan hingga diteruskan dari satu generasi ke generasi lain dalam rangka mempertahankan keberlangsungan spesies manusia. Psikologi evolusi memperhatikan bagaimana perilaku berevolusi. Penekanannya adalah pada penjelasan evolusioner dan fungsional-yaitu, dugaan gen nenek moyang kita dan mengapa seleksi alam mungkin mendukung gen yang mendukung perilaku tertentu. Asumsinya adalah bahwa karakteristik perilaku apa pun dari suatu spesies muncul melalui seleksi alam dan mungkin memberikan beberapa keuntungan, setidaknya di masa leluhur. Perilaku manusia tertentu tidak masuk akal kecuali dalam hal evolusi. Sebuah gen menyebar jika itu menyebabkan kita mempertaruhkan hidup kita untuk melindungi anak-anak kita, yang berbagi banyak gen dengan kita, termasuk mungkin gen altruisme.

 

GENES AND BEHAVIOR (GEN DAN PERILAKU)

Dalam disiplin ilmu genetika perilaku, dampak genetika terhadap kepribadian seseorang, khususnya perilaku mereka di lingkungan, dibahas dengan cermat. Sejak tahun 1920-an, seorang ilmuwan Inggris bernama Francis Galton telah meneliti pengaruh genetik terhadap perilaku. Sebuah cabang ilmu yang dikenal sebagai "genetika perilaku" berfokus pada bagaimana faktor keturunan memengaruhi kepribadian seseorang, khususnya bagaimana mereka berperilaku dalam situasi sosial. Sejak tahun 1920-an, seorang ilmuwan Inggris bernama Francis Galton telah meneliti pengaruh genetik terhadap perilaku.

 

MODUL 4.2

DEVELOPMENT OF THE BRAIN

Perkembangan otak bergantung pada pengalaman dengan cara yang rumit yang mengaburkan perbedaan antara pembelajaran dan pematangan.

 

MATURATION OF THE VERTEBRATE BRAIN (PEMATANGAN OTAK VERTEBRATA)

Sistem saraf pusat manusia mulai terbentuk saat embrio berusia sekitar 2 minggu. Permukaan dorsal menebal dan kemudian bibir tipis panjang naik, melengkung, dan menyatu, membentuk tabung saraf yang mengelilingi rongga berisi cairan.

 Saat tabung tenggelam di bawah permukaan kulit, ujung depan membesar dan berdiferensiasi menjadi otak belakang, otak tengah, dan otak depan.

Sisanya menjadi sumsum tulang belakang. Rongga berisi cairan di dalam tabung saraf menjadi kanal pusat sumsum tulang belakang dan empat ventrikel otak, yang berisi cairan serebrospinal (CSF). Gerakan otot pertama dimulai pada usia 7%½ minggu, dan satu- satunya pencapaian mereka adalah meregangkan otot. Pada usia tersebut, aktivitas spontan di sumsum tulang belakang menggerakkan semua gerakan otot, karena organ sensorik belum berfungsi. Saat lahir, rata- rata otak manusia memiliki berat sekitar 350 gram. Pada akhir tahun pertama, beratnya 1000 g, mendekati dewasa berat 1200 hingga 1400 g.

 

GROWTH AND DEVELOPMENT OF NEURONS (PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN NEURON)

Ahli saraf membedakan proses ini dalam perkembangan neuron: proliferasi, migrasi, diferensiasi, mielinisasi, dan sinaptogenesis. Proliferasi adalah produksi sel-sel baru. Proliferasi neuron serupa di antara vertebrata, perbedaan utamanya dalam jumlah pembelahan sel. Salah satu perbedaan utama antara otak manusia dan otak simpanse adalah bahwa neuron manusia terus berkembang biak lebih lama. Hampir semua neuron terbentuk dalam 28 minggu pertama kehamilan, dan kelahiran prematur sebelum waktu tersebut menghambat pembentukan neuron. Pada awal perkembangannya, neuron primitif mulai bermigrasi (bergerak). Beberapa bermigrasi lebih cepat dari yang lain, dan beberapa yang paling lambat tidak mencapai tujuan mereka sampai dewasa. Tahap selanjutnya dan lebih lambat dari perkembangan saraf adalah mielinisasi, proses di mana glia menghasilkan selubung lemak isolasi yang mempercepat transmisi di banyak akson vertebrata. Tahap terakhir adalah sinaptogenesis, atau pembentukan sinapsis. Meskipun proses ini dimulai sebelum lahir, proses ini berlanjut sepanjang hidup, karena neuron membentuk sinapsis baru dan membuang sinapsis lama.

 

NEW NEURONS LATER IN LIFE (NEURON BARU DI KEHIDUPAN SELANJUTNYA)

Bisakah otak vertebrata dewasa menghasilkan neuron baru? Keyakinan tradisional, yang berasal dari karya Cajal di akhir 1800- an, yang dibahas di Bab 1, adalah bahwa otak vertebrata membentuk semua neuron mereka dalam perkembangan embriologis atau bayi paling lambat awal. Di luar titik itu, neuron dapat mengubah bentuknya, tetapi otak tidak dapat mengembangkan neuron baru. Para peneliti menemukan bahwa jenis kerusakan otak tertentu menyebabkan produksi neuron baru di korteks serebral hewan pengerat. Setidaknya beberapa dari neuron ini bertahan setidaknya selama satu tahun - waktu yang lama dalam kehidupan hewan pengerat tetapi gagal berdiferensiasi menjadi neuron dewasa. Meskipun neuron yang baru terbentuk di hippocampus dan olfactory bulb adalah perilaku penting, para peneliti kurang yakin tentang neuron baru di korteks yang rusak. Peneliti memeriksa karbon dalam DNA berbagai sel manusia. Setiap sel memperoleh molekul DNA saat terbentuk dan menyimpannya hingga mati.

 

PATHFINDING BY AXONS (PATHFINDING OLEH AKSON)

Sistem saraf yang sedang berkembang menghadapi tantangan serupa karena mengirimkan akson dalam jarak yang sangat jauh. Bagaimana mereka menemukan jalan mereka?

 

CHEMICAL PATHFINDING BY AXONS (PENELUSURAN KIMIA OLEH AKSON)

Seorang ahli biologi terkenal, Paul Weiss (1924), melakukan percobaan di mana dia mencangkokkan kaki ekstra ke salamander dan kemudian menunggu akson tumbuh ke dalamnya. Weiss menolak gagasan bahwa setiap akson menemukan jalannya ke otot yang tepat di tungkai ekstra. Dia menyarankan sebagai gantinya bahwa saraf yang melekat pada otot secara acak kemudian mengirimkan berbagai pesan, masing- masing disetel ke otot yang berbeda. Otot-otot itu seperti radio yang disetel ke stasiun yang berbeda, setiap otot menerima banyak sinyal tetapi hanya menanggapi satu.

 

SPECIFICITY OF AXON CONNECTIONS (SPESIFIKASI KONEKSI AKSON)

Bukti selanjutnya mendukung interpretasi yang ditolak Weiss: Kaki ekstra salamander bergerak selaras dengan tetangganya karena setiap akson menemukan otot yang benar. Roger Sperry, mantan mahasiswa Weiss, melakukan eksperimen klasik yang menunjukkan bagaimana akson sensorik menemukan jalan menuju target yang benar. Prinsipnya sama dengan akson yang menemukan jalan menuju otot. Pertama, Sperry memotong saraf optik beberapa kadal air.Pertama, Sperry memotong saraf optik beberapa kadal air. Saraf optik yang rusak tumbuh kembali dan terhubung dengan tektum, yang merupakan penglihatan utama amfbi.

Sehingga mengembalikan penglihatan normal. Jadi pertanyaan Sperry adalah: Apakah mereka tumbuh secara acak, atau apakah mereka tumbuh ke target tertentu?

Untuk set kadal air berikutnya, Sperry (1943) memotong saraf optik dan memutar mata 180 derajat. Ketika akson tumbuh kembali ke tektum, akson dari bagian dorsal retina tumbuh kembali ke area yang bertanggung jawab untuk penglihatan di retina dorsal. Akson dari bagian lain retina juga tumbuh kembali ke target semula. Kadal air sekarang melihat dunia terbalik dan mundur, menanggapi rangsangan di langit seolah-olah berada di tanah dan rangsangan di kiri seolah-olah berada di kanan

Setiap akson beregenerasi ke tempat yang sama seperti semula, mungkin dengan mengikuti jejak kimiawi.

        

CHEMICAL GRADIENTS (GRADIEN KIMIA)

Pertanyaan selanjutnya adalah: Bagaimana akson menemukan targetnya? Perkiraan saat ini adalah bahwa manusia hanya memiliki sekitar 30.000 gen – terlalu sedikit untuk menyediakan target spesifik bagi setiap miliaran neuron otak.

Akson yang tumbuh mengikuti jalur molekul permukaan sel, tertarik oleh beberapa bahan kimia dan ditolak oleh yang lain, dalam proses yang mengarahkan akson ke arah yang benar. Akhirnya, akson mengurutkan diri mereka sendiri di atas permukaan area target mereka dengan mengikuti gradien bahan kimia. Saat akson dari retina tumbuh ke arah tektum, akson retina dengan konsentrasi terbesar bahan kimia ini terhubung ke sel tektal dengan konsentrasi tertinggi. Akson dengan konsentrasi terendah terhubung ke sel tektal dengan konsentrasi terendah. Gradien serupa dari protein lain menyelaraskan akson sepanjang sumbu anterior-posterior.

Satu protein sebagian besar terkonsentrasi di retina dorsal dan tektum ventral. Akson yang kaya akan protein itu menempel pada neuron tektal yang juga kaya akan bahan kimia itu. Protein kedua mengarahkan akson dari retina posterior ke bagian anterior tektum.

 

COMPETITION AMONG AXONS AS A GENERAL PRINCIPLE (PERSAINGAN DIANTARA AKSON SEBAGAI PRINSIP UMUM)

Ketika akson awalnya mencapai targetnya, gradien kimia mengarahkannya ke lokasi yang kira-kira tepat, tetapi akan sulit untuk membayangkan bahwa mereka mencapai akurasi yang sempurna. Sebaliknya, setiap akson membentuk sinapsis ke banyak sel di sekitar lokasi yang benar, dan setiap sel target menerima sinapsis dari banyak akson. Seiring waktu, setiap sel postsinaptik memperkuat sinapsis yang paling tepat dan menghilangkan yang lainnya. Penyesuaian ini bergantung pada pola masukan dari akson yang datang. Setiap neuron thalamic memilih sekelompok akson yang secara bersamaan aktif. Dengan cara ini, ia menemukan reseptor dari daerah retina yang berdekatan. Kemudian menolak sinapsis dari lokasi lain. Hasil ini menunjukkan prinsip umum, yang disebut Darwinisme saraf.

 

DETERMINANTS OF NEURONAL SURVIVAL (PENENTU KELANGSUNGAN HIDUP NEURONAL)

Mendapatkan jumlah neuron yang tepat untuk setiap area sistem saraf lebih rumit dari yang terlihat. Sistem saraf simpatik mengirimkan akson ke otot dan kelenjar. Setiap ganglion memiliki akson yang cukup untuk memasok otot dan kelenjar di daerahnya, tanpa akson yang tersisa. Bagaimana pertandingan keluar begitu tepat? Dahulu kala, salah satu hipotesisnya adalah bahwa otot mengirim pesan kimiawi untuk memberi tahu ganglion simpatik berapa banyak neuron yang akan dibentuk. Rita Levi-Montalcini sebagian besar bertanggung jawab atas penolakan hipotesis ini.

Setiap neuron memulai hidup dengan "program bunuh diri": Jika aksonnya tidak melakukan kontak dengan sel postsinaptik yang sesuai pada usia tertentu, neuron membunuh dirinya sendiri melalui proses yang disebut apoptosis, mekanisme kematian sel yang terprogram. NGF membatalkan program apoptosis; itu adalah cara sel postsinaptik untuk memberi tahu akson yang masuk, "Aku akan menjadi pasanganmu. Jangan bunuh diri."

Cara sistem saraf simpatis memproduksi neuron secara berlebihan dan kemudian menerapkan apoptosis memungkinkan SSP untuk mencocokkan jumlah akson dengan jumlah sel penerima. Ketika sistem saraf simpatik mulai mengirimkan akson ke otot dan kelenjar, ia tidak mengetahui ukuran pasti dari otot atau kelenjar. Itu membuat lebih banyak neuron dari yang diperlukan dan membuang kelebihannya. Setiap area otak memiliki periode kematian sel yang masif, menjadi penuh dengan sel mati dan sekarat

Hilangnya sel ini adalah bagian alami dari perkembangan. Nyatanya, hilangnya sel di area otak tertentu seringkali mengindikasikan pematangan.

Faktor pertumbuhan saraf adalah neurotrophin, yang berarti bahan kimia yang meningkatkan kelangsungan hidup dan aktivitas neuron. Selain NGF, sistem saraf merespon brain-derived neurotrophic factor (BDNF) dan beberapa neurotropin lainnya. Neurotropin sangat penting untuk pertumbuhan akson dan dendrit, pembentukan sinapsis baru, dan pembelajaran. Berapa banyak neuron yang hadir tampaknya tidak masalah. Eksperimen mentransplantasikan neuron ekstra ke dalam korteks tikus tanpa efek nyata pada kelangsungan hidup neuron yang sudah ada. Apa yang mengontrol kematian neuron di otak belum dipahami, tetapi salah satu faktornya mungkin karena neuron membutuhkan masukan dari neuron yang masuk.

 

THE VULNERABLE DEVELOPING BRAIN (OTAK BERKEMBANG DENGAN RENTAN)

Menurut Lewis Wolpert (1991). "Ini bukan kelahiran, perkawinan, atau kematian, tetapi gastrulasi, yang benar- benar merupakan saat paling penting dalam hidup Anda." (Gastrulasi adalah salah satu tahap awal perkembangan embriologis.) Maksud Wolpert adalah jika Anda mengacaukan perkembangan awal, Anda memiliki masalah sejak saat itu. Sebenarnya, jika Anda mengacau selama gastrulasi, hidup Anda sudah berakhir.

Tahap awal perkembangan sangat mirip di seluruh spesies. Serangkaian gen yang dikenal sebagai gen homeobox - ditemukan pada vertebrata, serangga, tumbuhan, bahkan jamur dan ragi - mengatur ekspresi gen lain dan mengontrol awal perkembangan anatomi, termasuk hal- hal seperti ujung mana yang depan dan mana yang belakang. Semua gen ini berbagi urutan basa DNA yang besar.

Selama perkembangan awal, otak sangat rentan terhadap kekurangan gizi, bahan kimia beracun, dan infeksi yang hanya akan menimbulkan masalah ringan pada usia lanjut. Otak bayi sangat rentan terhadap kerusakan akibat alkohol. Anak-anak dari ibu yang banyak minum selama kehamilan terlahir dengan sindrom alkohol janin, suatu kondisi yang ditandai dengan hiperaktif, impulsif, kesulitan mempertahankan perhatian, berbagai tingkat keterbelakangan mental, masalah motorik, kelainan jantung, dan kelainan wajah. Minum selama kehamilan menyebabkan penipisan korteks serebral yang bertahan hingga dewasa

Lebih banyak minum menyebabkan defisit yang lebih besar, tetapi bahkan minum dalam jumlah sedang menghasilkan efek yang dapat diukur.

 

DIFFERENTIATION OF THE CORTEX (DIFERENSIASI KORTEKS)

Neuron berbeda dalam bentuk dan kimia. Kapan dan bagaimana sebuah neuron "memutuskan" akan menjadi neuron seperti apa? Ini bukan keputusan mendadak. Neuron yang belum matang secara eksperimental ditransplantasikan dari satu bagian korteks yang sedang berkembang ke bagian lain yang mengembangkan sifat-sifat yang khas dari lokasi barunya. Namun, neuron yang ditransplantasikan pada tahap yang sedikit lebih lanjut mengembangkan beberapa sifat baru sambil mempertahankan beberapa sifat lama. Ini seperti ucapan anak- anak imigran: Mereka yang memasuki suatu negara ketika masih sangat muda menguasai pelafalan yang benar, sedangkan anak-anak yang lebih tua mempertahankan aksennya.

 

FINE-TUNING BY EXPRESIENCE (PENYESUAIAN SEMPURNA BERDASARKAN PENGALAMAN)

Cetak biru sebuah rumah menentukan rencana keseluruhannya, tetapi karena arsitek tidak dapat mengantisipasi setiap detail, pekerja konstruksi seringkali harus berimprovisasi. Hal yang sama berlaku untuk sistem saraf anda. Karena kehidupan yang tidak dapat diprediksi, otak kita telah mengembangkan kemampuan untuk merombak dirinya sendiri sebagai respons terhadap pengalaman.

 

EXPERIENCE AND DENDRITIC BRANCHING (PENGALAMAN DAN PENCABANGAN DENDRITIK)

Pengalaman memandu perubahan saraf. Mari kita mulai dengan contoh sederhana. Beberapa dekade yang lalu, tikus laboratorium biasa hidup sendirian di kandang abu-abu kecil. Bayangkan sebaliknya beberapa tikus dalam kandang yang lebih besar dengan beberapa objek untuk dijelajahi. Para peneliti menyebut ini sebagai lingkungan yang diperkaya, tetapi diperkaya hanya jika dibandingkan dengan pengalaman yang hilang dari kandang tikus pada umumnya. Seekor tikus di lingkungan yang lebih merangsang mengembangkan korteks yang lebih tebal, percabangan dendritik yang lebih banyak, dan pembelajaran yang lebih baik. Lingkungan yang merangsang juga meningkatkan pertumbuhan akson dan dendrit pada banyak spesies lain.

Sebagai hasil dari penelitian ini, sebagian besar tikus saat ini dipelihara di lingkungan yang lebih kaya daripada di masa lalu.

Kita mungkin mengira bahwa perubahan saraf dalam lingkungan yang diperkaya bergantung pada pengalaman yang menarik dan interaksi sosial. Tidak diragukan lagi beberapa dari mereka melakukannya, tetapi sebagian besar peningkatan yang dihasilkan oleh lingkungan yang diperkaya disebabkan oleh aktivitas fisik.

Sebagian besar upaya intervensi untuk meningkatkan ingatan dan penalaran orang hanya menghasilkan manfaat kecil. Otak Anda tidak seperti otot, di mana Anda bisa melatihnya menjadi lebih besar dan lebih kuat. Demikian pula, banyak orang menyarankan orang tua untuk mengerjakan teka-teki silang atau teka- teki sudoku untuk "melatih otak mereka". Studi korelasional menunjukkan bahwa orang yang terlibat dalam aktivitas semacam itu tetap waspada secara mental lebih lama dari rata- rata, tetapi kami tidak dapat menyimpulkan sebab dan akibat.

 

EFFECT OF SPECIAL EXPERIENCE (PENGARUH DARI PENGALAMAN KHSUSUS)

Upaya untuk meningkatkan perkembangan otak secara keseluruhan menghasilkan efek sederhana terbaik. Namun, pengalaman yang berkepanjangan dari jenis tertentu sangat meningkatkan kemampuan otak untuk melakukan fungsi yang sama lagi, terutama jika pelatihan dimulai terlalu awal dalam kehidupan.

 

BRAIN ADAPTATIONS IN PEOPLE BLIND SINCE INFANCY (ADAPTASI OTAK PADA ORANG BUTA SEJAK BAYI)

Orang sering mengatakan bahwa orang buta menjadi lebih baik dari biasanya dalam hal sentuhan dan pendengaran. Pernyataan itu memang benar, tetapi kita perlu lebih spesifik. Orang buta meningkatkan perhatian mereka terhadap sentuhan dan suara, berdasarkan latihan. Para peneliti menemukan bahwa orang buta memiliki kepekaan sentuhan jari yang lebih besar dari rata- rata, terutama orang buta yang membaca huruf Braille dan oleh karena itu melatih kepekaan jari mereka secara ekstensif. Sensitivitas sentuhan tidak meningkat sama sekali untuk bibir, di mana orang buta tidak lebih memperhatikan sentuhan daripada orang lain.

Dalam beberapa penelitian, peneliti meminta orang yang bisa melihat dan orang buta sejak bayi untuk merasakan huruf Braille atau benda lain dan mengatakan apakah dua benda itu sama atau berbeda. Rata-rata, orang buta tampil lebih akurat daripada orang yang bisa melihat, seperti yang kita duga. Orang buta, tidak seperti orang yang melihat, menggunakan korteks oksipital untuk membantu mengidentifikasi apa yang mereka rasakan. Pada orang buta sejak lahir atau anak usia dini, korteks oksipital juga merespon informasi pendengaran, karena koneksi yang kuat dari korteks temporal ke korteks oksipital.

Sama seperti orang yang buta sejak usia dini menjadi lebih peka terhadap sentuhan dan suara, orang yang tuli sejak usia dini menjadi lebih responsif terhadap sentuhan dan penglihatan. Sama seperti sentuhan dan suara mengaktifkan apa yang akan menjadi korteks visual pada orang buta, sentuhan dan penglihatan datang untuk mengaktifkan apa yang akan menjadi korteks pendengaran pada orang tuli.

 

MUSIC TRAINING (PELATIHAN MUSIK)

Satu penelitian menggunakan magnetoensefalografi untuk merekam respons korteks pendengaran terhadap nada murni. Tanggapan pada musisi kira- kira dua kali lebih kuat dari pada non- musisi. Pemeriksaan otak mereka, menggunakan MRI, menemukan bahwa satu area korteks temporal di belahan kanan sekitar 30 persen lebih besar pada musisi.

Studi lain menemukan peningkatan respons struktur otak subkortikal terhadap suara musik dan suara ucapan, dibandingkan dengan nonmusisi. Bahkan hanya tiga tahun pelatihan musik di masa kanak- kanak menghasilkan peningkatan respons batang otak yang terukur terhadap suara (Skoe & Kraus, 2012). Perubahan otak ini membantu musisi memperhatikan bunyi kunci dalam bahasa tonal.

Menurut sebuah penelitian menggunakan MRI, materi abu- abu dari beberapa area kortikal lebih tebal pada musisi profesional daripada amatir dan lebih tebal pada amatir daripada nonmusisi, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Area yang paling terpengaruh terkait dengan kontrol tangan dan penglihatan (yang penting untuk membaca musik). Sebuah studi terkait pada pemain alat musik gesek menemukan bahwa bagian korteks somatosensori yang lebih besar dari biasanya di belahan kanan dikhususkan untuk mewakili jari- jari tangan kiri, yang mereka gunakan untuk mengontrol senar. Area yang dikhususkan untuk jari kiri terbesar pada mereka yang memulai latihan musik lebih awal dan karena itu juga berlanjut selama bertahun- tahun.

Hasil ini menunjukkan bahwa mempraktikkan suatu keterampilan mengatur ulang otak untuk memaksimalkan kinerja keterampilan itu. Namun, hipotesis alternatifnya adalah bahwa karakteristik otak yang ada sejak lahir menarik orang ke satu pekerjaan atau lainnya. Struktur korteks pendengaran memprediksi siapa yang dapat belajar paling cepat untuk membedakan suara ucapan yang sangat mirip atau asing.

 

SPECIAL TRAINING IN ADULTHOOD (PELATIHAN KHUSUS DI MASA DEWASA)

Menjadi buta atau tuli sejak lahir menyebabkan anatomi otak berubah, dan begitu pula pelatihan musik ekstensif yang dimulai sejak masa kanak- kanak. Mungkinkah pengalaman orang dewasa juga mengubah anatomi otak? Dalam arti tertentu, jawabannya adalah, "Ya, tentu saja." Apa pun yang Anda pelajari pasti memiliki efek pada otak. Membaca kalimat ini barusan menyusun ulang beberapa molekul di otak Anda. Banyak penelitian sebenarnya melaporkan perubahan anatomi otak orang dewasa dari tugas- tugas seperti belajar menyulap tiga bola, 16 jam bermain video game yang kompleks, atau 40 jam bermain golf untuk pertama kalinya. Namun, para skeptis mengajukan keberatan serius.

Satu-satunya temuan yang direplikasi adalah bahwa latihan fisik memperluas bagian hippocampus pada orang tua. Singkatnya, kita harus menyimpan penilaian tentang sebagian besar efek yang dilaporkan dari pengalaman singkat pada otak orang dewasa.

Sebelumnya, dokter berasumsi bahwa kram musisi ada di tangan mereka sendiri, dalam hal ini pengobatannya adalah operasi tangan atau suntikan obat ke tangan. Sekarang kami telah mengidentifikasi reorganisasi otak sebagai masalahnya, pendekatannya adalah menemukan jenis pelatihan ulang yang sesuai. Inilah satu kemungkinan yang menjanjikan: Para peneliti memberikan semburan rangsangan getaran secara berkala ke berbagai otot tangan, dalam urutan acak, menginstruksikan orang dengan kram musisi untuk memperhatikan rangsangan dengan hati-hati dan setiap perubahan dalam frekuensi getarannya. Perawatan hanya 15 menit menghasilkan peningkatan dalam sensasi dan penggunaan jari, yang berlangsung hingga 24 jam.

 

BRAIN DEVELOPMENT AND BEHAVIORAL DEVELOPMENT (PERKEMBANGAN OTAK DAN PERKEMBANGAN PERILAKU)

Perilaku berubah seiring bertambahnya usia. Berapa banyak dari perubahan itu yang berkaitan dengan otak? Mari kita pertimbangkan masa remaja dan usia tua.

 

ADOLESCENCE (MASA REMAJA)

Remaja secara luas dianggap impulsif dan cenderung mencari kesenangan segera, dibandingkan dengan orang dewasa. Impulsif adalah masalah jika mengarah pada risiko mengemudi, minum, seks, menghabiskan banyak uang, dan sebagainya.

Selain menjadi lebih impulsif daripada orang dewasa yang lebih tua, remaja (dan anak- anak) cenderung "mengabaikan masa depan", lebih memilih kesenangan yang lebih kecil sekarang daripada kesenangan yang lebih besar nanti. Remaja lebih cenderung memilih hadiah langsung daripada orang dewasa yang lebih tua, dalam berbagai situasi. Namun, sejujurnya, situasinya tidak sama untuk orang-orang dari berbagai usia, terutama yang berkaitan dengan uang. Sebagian besar remaja memiliki sedikit uang tunai dan membutuhkan uang sekarang. Orang dewasa yang lebih tua lebih cenderung aman secara finansial dan lebih mampu menunggu hadiah yang lebih tinggi. Tetap saja, remaja cenderung lebih memilih hadiah langsung bahkan dengan hadiah selain uang, dan remaja menunjukkan kecenderungan yang sama untuk lebih memilih makanan dengan segera daripada porsi yang lebih besar nantinya.

Banyak penelitian telah menemukan bahwa remaja menunjukkan respons otak yang lebih kuat daripada orang dewasa yang lebih tua saat mengantisipasi hadiah, dan respons yang lebih lemah di area korteks prefrontal yang bertanggung jawab untuk menghambat perilaku. Jenis bukti tersebut memengaruhi Mahkamah Agung AS untuk memutuskan bahwa remaja kurang bertanggung jawab atas tindakan mereka dibandingkan orang dewasa, karena mereka kurang mampu menahan dorongan hati mereka. Namun, meskipun korteks prefrontal memang kurang matang pada remaja, ketidakmatangannya hanya sebagian dari penjelasan untuk impulsif. Remaja bukannya tidak mampu menahan impuls mereka, dan dalam banyak tes laboratorium mereka menghambat impuls sama seperti orang dewasa. Impulsif yang meningkat terjadi hampir seluruhnya dalam situasi sosial ketika remaja mencoba untuk membuat teman sebayanya terkesan. Remaja sangat responsif terhadap dukungan sosial dan pengaruh sosial.

 

OLD AGE (USIA TUA)

Banyak penelitian mengkonfirmasi bahwa, rata-rata, ingatan dan penalaran orang tua mulai memudar. Banyak neuron kehilangan beberapa sinapsisnya, dan sinapsis yang tersisa berubah lebih lambat dari sebelumnya sebagai respons terhadap pengalaman. Neuron di korteks prefrontal menjadi kurang mampu mempertahankan tingkat penembakan yang tinggi sambil menyimpan memori kerja. Ketebalan korteks temporal rata-rata menyusut sekitar setengah persen per tahun. Korteks frontal mulai menipis pada usia 30. Orang tua cenderung menurun dengan cepat setelah cedera atau sakit karena radang otak, meskipun latihan fisik dapat membantu membalikkan penurunan tersebut.

Sebagian besar penelitian meremehkan orang yang lebih tua, karena beberapa alasan. Pertama, beberapa orang memburuk secara nyata, tetapi yang lain menunjukkan sedikit tanda kehilangan, sebagian karena alasan genetik. Rata-rata, tampaknya setiap orang sedikit membusuk setiap tahun, tetapi rata-rata bisa menyesatkan. Kedua, bahkan seseorang yang mungkin lebih lambat dalam aktivitas intelektual tertentu telah mengembangkan basis pengetahuan dan pengalaman yang besar. Pada jenis pertanyaan tertentu, orang yang lebih tua melakukannya secara signifikan lebih baik daripada orang yang lebih muda. Ketiga, banyak orang tua menemukan cara untuk mengkompensasi kerugian, seperti mengaktifkan area otak yang lebih luas untuk mengkompensasi penurunan gairah di satu atau dua area. 

 

MODUL 4.3 

PLASTICITY AFTER BRAIN DAMAGE

Hampir semua orang yang selamat dari kerusakan otak menunjukkan pemulihan perilaku sampai taraf tertentu. Beberapa mekanisme bergantung pada pertumbuhan cabang baru akson dan dendrit, mirip dengan mekanisme perkembangan otak. Memahami proses mengarah pada terapi yang lebih baik untuk orang dengan kerusakan otak dan berkontribusi pada pemahaman kita tentang fungsi otak.

 

BRAIN DAMAGE AND SHORT-TERM RECOVERY (KERUSAKAN OTAK DAN PEMULIHAN JANGKA PENDEK)

Kemungkinan penyebab kerusakan otak termasuk tumor, infeksi, paparan radiasi atau zat beracun, dan kondisi degeneratif seperti penyakit Parkinson dan penyakit Alzheimer. Pada orang muda, penyebab tersering adalah cedera kepala tertutup, pukulan tajam di kepala yang tidak menusuk otak. Efek cedera kepala tertutup tergantung pada tingkat keparahan dan frekuensi. Banyak, mungkin sebagian besar, anak- anak dan dewasa muda mengalami setidaknya pukulan ringan di kepala karena jatuh dari sepeda atau kecelakaan serupa, yang kemudian pulih dalam beberapa hari. Cidera kepala berulang, yang umum terjadi pada olahraga tertentu, lebih mengkhawatirkan. Setelah cedera kepala parah, pemulihan berjalan lambat dan seringkali tidak lengkap.

Salah satu penyebab kerusakan setelah cedera kepala tertutup adalah gaya rotasi yang mendorong jaringan otak ke bagian dalam tengkorak. Penyebab lainnya adalah penggumpalan darah yang mengganggu aliran darah ke otak.

 

REDUCING THE HARM FROM A STROKE (MENGURANGI BAHAYA STROKE)

Penyebab umum kerusakan otak, terutama pada orang tua, adalah gangguan sementara aliran darah normal ke area otak selama stroke, juga dikenal sebagai kecelakaan serebrovaskular. Jenis stroke yang lebih umum adalah iskemia, hasil dari bekuan darah atau penyumbatan lain di arteri. Jenis yang kurang umum adalah perdarahan, akibat dari pecahnya arteri. Efek stroke bervariasi dari hampir tidak terlihat hingga fatal.

Gambar di atas menunjukkan otak dari tiga orang: satu orang meninggal segera setelah stroke, satu orang bertahan lama setelah stroke, dan korban luka tembak.

Pada iskemia, neuron yang kekurangan darah kehilangan banyak pasokan oksigen dan glukosa. Dalam pendarahan, mereka dibanjiri darah dan kelebihan oksigen, kalsium, dan bahan kimia lainnya. Baik iskemia dan perdarahan menyebabkan banyak masalah yang sama, termasuk edema (akumulasi cairan), yang meningkatkan tekanan pada otak dan kemungkinan stroke tambahan. Baik iskemia maupun perdarahan juga merusak pompa natrium-kalium, menyebabkan akumulasi natrium di dalam neuron. Kombinasi edema dan kelebihan natrium memicu pelepasan berlebihan glutamat pemancar, yang merangsang neuron secara berlebihan, merusak neuron dan sinapsis.

 

IMMEDIATE TREATMENTS (PERAWATAN SEGERA)

Pada tahun 1980-an, rumah sakit tidak banyak menerima pasien stroke. Saat ini, prospek iskemia bagus jika dokter bertindak cepat. Obat yang disebut aktivator plasminogen jaringan (tPA) memecah gumpalan darah. Untuk mendapatkan manfaat, seorang pasien harus menerima tPA dengan cepat, setidaknya dalam waktu 4,5 jam setelah serangan stroke. Bangsal darurat telah meningkatkan waktu respons mereka, tetapi faktor pembatasnya adalah kebanyakan korban stroke tidak sampai ke rumah sakit dengan cukup cepat.

Sulit untuk menentukan apakah stroke itu iskemik atau hemoragik. Mengingat bahwa tPA berguna untuk iskemia tetapi hanya dapat memperburuk keadaan pada perdarahan (dan terkadang menyebabkan perdarahan), apa yang harus dilakukan dokter? Pemindaian MRI membedakan antara dua jenis stroke, tetapi MRI membutuhkan waktu, dan waktunya terbatas. Keputusan yang biasa adalah memberikan tPA. Perdarahan kurang umum dan biasanya berakibat fatal, sehingga risiko memperparah perdarahan kecil dibandingkan dengan harapan mengurangi iskemia.

Perawatan lain apa yang mungkin efektif segera setelah stroke? Mengingat bahwa stoke membunuh neuron dengan stimulasi berlebihan, salah satu pendekatannya adalah dengan mengurangi stimulasi dengan memblokir sinapsis glutamat atau memblokir masuknya kalsium. Banyak teknik tersebut telah menunjukkan manfaat pada hewan laboratorium, namun sejauh ini belum ada yang menunjukkan manfaat bagi manusia.

Metode yang paling efektif untuk mencegah otak akibat stroke adalah dengan pendinginan. Metode pendinginan yang mungkin termasuk kompres es di kepala, suntikan cairan dingin ke dalam darah, atau obat- obatan yang menurunkan suhu tubuh. Masing- masing metode ini memiliki caranya sendiri. keuntungan dan risiko. Yang penting adalah suhu di otak, sehingga memungkinkan untuk menjaga kulit cukup hangat untuk mencegah menggigil. Prosedur ini telah menjanjikan dalam pengujian yang sangat terbatas, dan uji klinis skala besar sedang dilakukan. Sejauh ini, dokter telah melakukan sedikit upaya untuk menerapkan kanabinoid pada pasien stroke manusia, dan sekali lagi faktor pembatasnya adalah bahan kimia tersebut hanya efektif dalam beberapa jam pertama setelah stroke.

 

 

LATER MECHANISMS OF RECOVERY (MEKANISME PEMULIHAN SELANJUTNYA)

Setelah hari- hari pertama setelah kerusakan otak, banyak area otak yang bertahan meningkatkan atau mengatur ulang aktivitasnya. Dalam beberapa kasus, satu area kurang lebih mengambil alih fungsi area lain yang rusak. Misalnya, setelah terjadi kerusakan pada sambungan dari satu belahan otak ke kaki di sisi tubuh yang berlawanan, belahan di sisi yang sama meningkatkan sambungannya ke kaki tersebut. Dalam kasus lain, area otak yang masih hidup tidak mengambil alih fungsi area yang rusak, tetapi mengkompensasinya dengan cara lain.

 

INCREASED BRAIN SIMULATION (PENINGKATAN STOMULASI OTAK)

Defisit perilaku setelah kerusakan otak mencerminkan lebih dari sekadar sel yang mati. Setelah kerusakan pada area otak mana pun, area lain yang kehilangan sebagian input normalnya menjadi kurang aktif. Misalnya, segera setelah kerusakan pada satu belahan otak, masukannya ke belahan otak lainnya menurun, dan oleh karena itu belahan otak lainnya juga menunjukkan defisit. Pemulihan dari stroke sangat tergantung pada peningkatan aktivitas untuk sisi berlawanan dari otak.

Diaschisis mengacu pada penurunan aktivitas neuron yang masih hidup setelah kerusakan neuron lain. Jika diaschisis berkontribusi pada defisit perilaku setelah kerusakan otak, maka peningkatan stimulasi akan membantu.

 

REGROWTH OF AXONS (PERTUMBUHAN KEMBALI AKSON)

Akson yang rusak tumbuh kembali dalam keadaan tertentu. Neuron dari sistem saraf tepi memiliki badan selnya di sumsum tulang belakang (untuk neuron motorik) atau di ganglion dekat sumsum tulang belakang (untuk neuron sensorik). Dalam kedua kasus, akson meluas ke salah satu tungkai. Akson yang hancur tumbuh kembali ke arah perifer dengan kecepatan sekitar 1 mm per hari, mengikuti selubung mielinnya ke target semula.

Dalam otak mamalia dewasa atau sumsum tulang belakang, akson yang rusak tidak beregenerasi, atau hanya sedikit (Schwab, 1998). Namun, pada banyak jenis ikan, akson beregenerasi melintasi luka di sumsum tulang belakang dan mengembalikan fungsi yang hampir normal.

Mengapa akson SSP yang rusak beregenerasi jauh lebih baik pada ikan daripada mamalia? Bisakah kita menemukan cara untuk meningkatkan regenerasi akson pada mamalia?

Beberapa masalah membatasi regenerasi akson pada mamalia. Pertama, luka pada sistem saraf menyebabkan bekas luka (lebih tebal pada mamalia daripada pada ikan), menciptakan penghalang mekanis. Jaringan parut bermanfaat segera setelah kerusakan, tetapi kemudian menghambat pertumbuhan kembali akson. Kedua, neuron di kedua sisi potongan terpisah. Ketiga, sel glia yang bereaksi terhadap kerusakan SSP melepaskan bahan kimia yang menghambat pertumbuhan akson. Masalah ini sangat berat, tetapi harapan tetap ada jika kita dapat menemukan cara untuk membuat akson tumbuh kembali melalui atau di sekitar bekas luka dan kemudian menempel kembali ke target yang sesuai. Para peneliti mengembangkan cara untuk membangun jembatan protein, menyediakan jalan bagi akson untuk beregenerasi melintasi celah yang dipenuhi bekas luka. Ketika mereka menerapkan teknik ini pada hamster dengan luka di saraf optik, banyak akson dari mata tumbuh kembali dan membentuk sinapsis, memungkinkan sebagian besar hamster mendapatkan kembali penglihatan parsial.

 

AXONS SPROUTING (PERTUMBUHAN AKSON)

Biasanya, permukaan dendrit dan badan sel ditutupi dengan sinapsis, dan tempat kosong tidak akan lama kosong. Setelah sel kehilangan masukan dari akson, ia mengeluarkan neurotropin yang menginduksi akson lain untuk membentuk cabang baru, atau kecambah kolateral, yang mengambil alih sinapsis yang kosong. Di area dekat kerusakan, sinapsis baru terbentuk dengan kecepatan tinggi, terutama selama dua minggu pertama.

Apakah agunan tumbuh membantu atau berbahaya? Itu tergantung pada apakah akson yang bertunas menyampaikan informasi yang mirip dengan yang mereka gantikan.

 

DENERVATION SUPERSENSITIVITY (SUPERSENSITIVITAS DENERVASI)

Neuron membuat penyesuaian untuk mempertahankan tingkat gairah yang hampir konstan. Setelah belajar memperkuat satu set sinapsis, sinapsis lainnya melemah. Sebaliknya, jika serangkaian sinapsis tertentu menjadi tidak aktif mungkin karena kerusakan di tempat lain di otak- sinapsis yang tersisa menjadi lebih responsif, lebih mudah terstimulasi. Proses peningkatan respons ini, yang dikenal sebagai supersensitivitas denervasi atau supersensitivitas reseptor, telah dibuktikan sebagian besar dengan sinapsis dopamin.

Supersensitivitas denervasi membantu mengkompensasi input yang menurun. Dalam beberapa kasus, ini memungkinkan orang untuk mempertahankan perilaku normal bahkan setelah kehilangan sebagian besar akson di beberapa jalur. Namun, hal itu juga dapat menimbulkan konsekuensi yang tidak menyenangkan, seperti nyeri kronis. Karena cedera tulang belakang merusak banyak akson, neuron postsinaptik mengembangkan kepekaan yang meningkat terhadap akson yang tersisa. Oleh karena itu, input yang ringan pun menghasilkan respons yang ditingkatkan.

 

REORGANIZED SENSORY REPRESENTATIONS AND THE PHANTOM LIMB

Jika area otak kehilangan satu set akson yang masuk, kita dapat mengharapkan kombinasi dari peningkatan respons oleh akson yang bertahan dan pertumbuhan agunan oleh akson yang biasanya menempel pada target lain.

Apa yang terjadi jika seluruh lengan diamputasi? Selama bertahun-tahun, ahli saraf berasumsi bahwa area kortikal yang sesuai dengan lengan itu akan tetap diam secara permanen, karena akson dari area kortikal lain tidak dapat tumbuh cukup jauh untuk mencapai area yang mewakili lengan. Lalu datang kejutan. Penyidik ​​mencatat dari korteks serebral monyet yang saraf sensorik dari satu tungkai depan telah dipotong 12 tahun sebelumnya. Mereka menemukan bahwa peregangan korteks yang sebelumnya responsif terhadap ekstremitas kini responsif terhadap wajah. Setelah kehilangan masukan sensorik dari tungkai depan, akson yang mewakili tungkai depan mengalami degenerasi, meninggalkan situs sinaptik kosong di beberapa tingkat SSP. Terbukti, akson yang mewakili wajah tumbuh ke situs tersebut di sumsum tulang belakang, batang otak, dan talamus. Atau mungkin akson dari wajah sudah ada tetapi menjadi lebih kuat melalui supersensitivitas denervasi. Studi pemindaian otak mengkonfirmasi bahwa proses yang sama terjadi pada manusia. Studi selanjutnya menunjukkan bahwa proses ini bisa lebih cepat dari 12 tahun.

 

LEARNED ADJUSTMENTS IN BEHAVIOR (PENYESUAIAN YANG DIPELAJARI DI PERILAKU)

Sejauh ini, diskusi telah difokuskan pada perubahan anatomi. Nyatanya, banyak pemulihan dari kerusakan otak didasarkan pada pembelajaran. Jika kita tidak dapat menemukan kunci milik kita, mungkin kita secara tidak sengaja menjatuhkannya ke tempat sampah (sehingga hilang selamanya), atau mungkin tanpa sadar kita meletakkannya di tempat yang tidak biasa (di mana kita akan menemukannya jika terus mencari). Demikian pula, seseorang dengan kerusakan otak mungkin telah kehilangan sebagian kemampuan secara total atau mungkin dapat menemukannya dengan usaha yang cukup. Banyak pemulihan dari kerusakan otak bergantung pada pembelajaran untuk memanfaatkan kemampuan yang tersisa dengan lebih baik.

Terkadang, seseorang atau hewan yang otaknya rusak tampak tidak mampu melakukan sesuatu tetapi sebenarnya tidak berusaha. Salah satu pengobatan untuk orang yang pulih dari stroke adalah dengan memaksa mereka menggunakan anggota tubuh yang lebih lemah dengan mencegah mereka menggunakan anggota tubuh yang normal. Terapi terkait dimulai dengan evaluasi yang cermat terhadap kemampuan dan kecacatan pasien. 

 

REFERENSI:

  Eka Putra, Idhamsyah. 2007. Manusia dalam Bentengan Pemikiran Psikologi Evolusi Sosial.  http://digilib.mercubuana.ac.id/manager/t!@file_artikel_abstrak/Isi_Artikel_740614018883.pdf

 Kalat, J.W. (2016). Biological Psychology (12th ed). Cengage Learning. 

 Kirana, Zuyyina Candra. 2019. Pentingnya Gen dalam Membentuk Kepribadian Anak (Perspektif Pendidikan Islam). https://ejournal.iaifa.ac.id/index.php/dirasah/article/download/59/52 

 Parhani, Imadduddin. 2018. Genetika Perilaku. https://www.academia.edu/38115220/Genetika_Perilaku

Sutisna, Icam. 2021. Perkembangan Otak Anak Usia Dini. https://repository.ung.ac.id/get/karyailmiah/6699/perkembangan-otak-anak-usia-dini.pdf 

 

 

Anggota Kelompok 4:

1. Riska Alkaysa 0603522040 
2. Aminah 0603522052 
3. Dafita Tyaga Tsany 0603522054 
4. Fahira Azra Noor 0603522055 
5. Firmanda Rhamanisah Hiqma 0603522056 
6. Lyra Djakiyyah 0603522060 
7. Thesa Risanda Putri 0603522064
8. Kaisyah Aliyyah Hilba Siregar 0603522067