JEJAKFORENSIK.COM – Selama bertahun-tahun, kita terbiasa memahami otak manusia sebagai satu organ yang berkembang melalui satu jalur utama. Namun, penelitian terbaru yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Stanford Medicine menawarkan perspektif baru mengenai perkembangan otak manusia.
Studi yang diterbitkan dalam Nature Neuroscience tersebut menunjukkan bahwa otak berkembang melalui dua kelompok sel progenitor yang muncul secara bersamaan dan kemudian membentuk wilayah otak yang berbeda. Temuan ini tidak berarti manusia memiliki dua otak yang terpisah, melainkan menunjukkan bahwa asal-usul perkembangan beberapa bagian otak ternyata lebih kompleks daripada yang selama ini dipahami.
Penemuan tersebut berpotensi memberikan wawasan baru mengenai evolusi otak, perkembangan sistem saraf, hingga penelitian penyakit neurodegeneratif dan berbagai gangguan otak.
Otak Manusia Tidak Sesederhana yang Selama Ini Dibayangkan
Untuk memahami temuan ini, kita perlu melihat kembali pembagian dasar struktur otak. Secara umum, perkembangan otak manusia melibatkan tiga wilayah utama, yaitu otak depan (forebrain), otak tengah (midbrain), dan otak belakang (hindbrain).
Otak depan merupakan wilayah terbesar dan berperan dalam berbagai fungsi kompleks. Di dalamnya terdapat struktur seperti neokorteks, hipokampus, amigdala, talamus, hipotalamus, serta bagian dari sistem limbik.
Wilayah ini berhubungan dengan kemampuan berpikir, berbicara, mengendalikan gerakan sadar, mengatur emosi, tidur, makan, reproduksi, hingga berbagai proses kognitif tingkat tinggi.
Otak tengah berada di antara otak depan dan belakang. Bagian ini memiliki peran dalam pemrosesan informasi sensorik, penglihatan, serta berbagai refleks dan gerakan.
Sementara itu, otak belakang mencakup serebelum, pons, dan medula oblongata. Wilayah ini berhubungan dengan sejumlah fungsi dasar yang sangat penting bagi kehidupan, termasuk pernapasan, detak jantung, tidur, dan koordinasi gerakan.
Penelitian terbaru menunjukkan bahwa pembagian tersebut tidak hanya penting dari sisi fungsi, tetapi juga mungkin mencerminkan sejarah perkembangan embrio otak yang berbeda.
Penemuan Ini Menantang Gagasan tentang “Otak Reptil”
Temuan tersebut juga memberikan konteks baru terhadap gagasan lama yang dikenal sebagai teori triune brain atau teori tiga bagian otak.
Konsep tersebut dipopulerkan oleh ahli fisiologi dan psikiater Paul MacLean. Ia membagi otak manusia secara sederhana menjadi tiga komponen evolusioner: kompleks reptil, kompleks paleomamalia, dan kompleks neomamalia.
Dalam gambaran populer, bagian yang dianggap paling tua disebut sebagai “otak reptil”. Bagian tersebut dikaitkan dengan batang otak dan struktur tertentu yang dianggap mengendalikan fungsi dasar serta perilaku primitif.
Gagasan ini kemudian semakin dikenal masyarakat luas melalui tulisan Carl Sagan, termasuk bukunya The Dragons of Eden.
Masalahnya, perkembangan ilmu neurosains menunjukkan bahwa gambaran tersebut terlalu sederhana.
Penelitian modern memperlihatkan bahwa evolusi otak tidak berlangsung seperti penambahan lapisan baru di atas struktur lama. Berbagai wilayah otak justru memiliki sejarah perkembangan dan hubungan evolusioner yang jauh lebih rumit.
Sebuah kajian yang diterbitkan pada 2020, misalnya, menemukan bahwa sebagian besar buku teks psikologi yang diteliti masih memuat setidaknya satu kekeliruan dalam menjelaskan evolusi otak.
Penelitian lain pada 2022 juga menemukan kesamaan jenis neuron tertentu pada mamalia dan kadal. Temuan tersebut semakin memperumit gagasan bahwa terdapat satu wilayah otak yang secara sederhana dapat disebut sebagai “bagian tertua” atau “otak reptil”.
Bagaimana Perkembangan Otak Manusia Terjadi?
Pertanyaan utama dalam penelitian Stanford adalah bagaimana berbagai wilayah otak terbentuk sejak tahap awal perkembangan embrio.
Para peneliti secara khusus ingin mengetahui apakah seluruh otak berkembang dari satu kelompok sel progenitor atau berasal dari beberapa kelompok sel yang berbeda.
Sel progenitor adalah sel yang sedang berkembang dan memiliki kemampuan untuk menghasilkan jenis sel tertentu. Berbeda dari sel punca yang memiliki kemampuan lebih luas untuk berubah menjadi berbagai jenis sel, sel progenitor sudah memiliki arah perkembangan yang lebih spesifik.
Untuk menjawab pertanyaan tersebut, tim peneliti menggunakan model berbasis sel punca pluripoten manusia atau human pluripotent stem cells (hPSC), sekaligus melakukan penelitian menggunakan tikus laboratorium.
Sel punca pluripoten memiliki kemampuan untuk berkembang menjadi berbagai jenis sel tubuh. Teknologi ini menjadi salah satu perkembangan penting dalam biologi modern setelah Shinya Yamanaka menemukan metode untuk menghasilkan induced pluripotent stem cells atau iPSC.
Dengan pendekatan tersebut, para peneliti dapat mengamati proses perkembangan sel dan mencoba memahami bagaimana struktur otak terbentuk sejak tahap awal.
Dua Kelompok Sel Progenitor Muncul Secara Paralel
Salah satu temuan penting penelitian ini terjadi pada tahap yang disebut gastrulasi.
Gastrulasi merupakan tahap awal perkembangan embrio ketika struktur embrio mengalami perubahan besar dan berkembang dari bentuk awal menjadi struktur yang terdiri atas beberapa lapisan sel.
Para peneliti menemukan bahwa dua kelompok sel progenitor yang berkaitan dengan perkembangan otak muncul secara bersamaan dan berjalan secara paralel.
Temuan ini memberikan petunjuk bahwa bagian-bagian otak tertentu mungkin memiliki asal perkembangan yang berbeda sejak tahap embrionik.
Para peneliti memperkirakan mekanisme perkembangan tersebut memiliki sejarah evolusioner yang sangat panjang, kemungkinan berasal dari sekitar 550 hingga 600 juta tahun lalu.
Menariknya, pola perkembangan serupa diperkirakan dapat ditemukan pada sejumlah spesies yang memiliki sejarah evolusi berbeda, termasuk primata, ikan zebra, tikus, ayam, dan cacing acorn.
Apa Arti Temuan Ini bagi Ilmu Kedokteran?
Penelitian mengenai perkembangan otak bukan hanya persoalan memahami sejarah evolusi manusia.
Pemahaman mengenai bagaimana neuron terbentuk dan berkembang dapat memiliki konsekuensi besar bagi penelitian penyakit otak.
Jika ilmuwan dapat memahami bagaimana kelompok sel progenitor tertentu menghasilkan neuron dengan karakteristik spesifik, mereka memiliki peluang lebih besar untuk membuat model penyakit yang lebih akurat di laboratorium.
Kemampuan menghasilkan neuron otak tertentu dalam kondisi yang terkontrol juga dapat membantu penelitian mengenai penyakit neurodegeneratif, gangguan neurologis, serta berbagai kondisi yang memengaruhi sistem saraf.
Dengan kata lain, memahami perkembangan otak manusia sejak tahap paling awal dapat menjadi salah satu fondasi untuk mencari pendekatan pengobatan di masa mendatang.
Apakah Manusia Benar-Benar Memiliki Dua Otak?
Tidak. Pernyataan bahwa manusia memiliki “dua otak” sebaiknya tidak dipahami secara harfiah.
Temuan penelitian tersebut lebih tepat dijelaskan sebagai bukti bahwa perkembangan otak melibatkan dua kelompok sel progenitor yang muncul secara paralel, yang kemudian berkontribusi terhadap pembentukan wilayah otak yang berbeda.
Jadi, bukan berarti otak manusia terdiri dari dua organ yang dapat berfungsi secara terpisah seperti dua otak independen.
Justru, temuan ini memperlihatkan betapa kompleksnya proses biologis yang menghasilkan satu sistem saraf manusia yang terintegrasi.
Mengapa Penelitian Ini Penting?
Penelitian mengenai perkembangan otak terus mengubah cara manusia memahami organ yang sangat kompleks tersebut.
Gagasan lama seperti triune brain pernah membantu masyarakat memahami otak secara sederhana. Namun, neurosains modern menunjukkan bahwa hubungan antara struktur otak, perkembangan embrio, evolusi, dan perilaku jauh lebih rumit.
Penemuan mengenai dua kelompok sel progenitor yang berkembang secara paralel menambah potongan penting dalam teka-teki tersebut.
Pada akhirnya, penelitian ini bukan sekadar mengubah cara kita melihat struktur otak manusia. Ia juga membuka pertanyaan baru mengenai bagaimana otak berevolusi, bagaimana neuron terbentuk, dan bagaimana pengetahuan tersebut suatu hari dapat digunakan untuk memahami serta menangani penyakit otak.
FAQ
1. Apakah manusia memiliki dua otak?
Tidak. Penelitian tersebut tidak menunjukkan bahwa manusia mempunyai dua otak yang terpisah. Temuannya menunjukkan adanya dua kelompok sel progenitor yang muncul secara paralel selama perkembangan embrio otak.
2. Apa yang dimaksud sel progenitor otak?
Sel progenitor adalah sel yang sedang berkembang dan memiliki kemampuan menghasilkan jenis sel tertentu. Dalam perkembangan otak, sel ini berperan penting dalam pembentukan neuron dan jaringan saraf.
3. Apa hubungan penelitian ini dengan teori otak reptil?
Temuan ini menambah bukti bahwa perkembangan dan evolusi otak jauh lebih kompleks daripada gambaran sederhana dalam teori triune brain, termasuk gagasan tentang “otak reptil” sebagai bagian otak paling tua.
4. Apa fungsi otak depan dan otak belakang?
Otak depan berperan dalam fungsi kompleks seperti berpikir, berbicara, emosi, dan gerakan sadar. Otak belakang berhubungan dengan fungsi vital seperti pernapasan, detak jantung, tidur, dan koordinasi gerakan.
5. Mengapa penelitian perkembangan otak penting bagi kedokteran?
Memahami bagaimana neuron dan jaringan otak terbentuk dapat membantu ilmuwan membuat model penyakit yang lebih baik dan berpotensi mendukung pengembangan terapi untuk berbagai penyakit serta gangguan sistem saraf.
Hilman Hilmansyah/Freepik.com
