BAB 4 - GENETIKA, EVOLUSI, PENGEMBANGAN DAN PLASTISITAS
GENETIKA, EVOLUSI, PENGEMBANGAN DAN PLASTISITAS
Genetika dan Evolusi Perilaku
Genetika Mendel
Mendel menunjukkan 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 (untaian gen) yang juga berpasangan. Secara klasik, sebuah gen telah didefinisikan sebagai bagian dari kromosom yang terdiri dari molekul untai ganda asam deoksiribonukleat (DNA).
Sebuah untai DNA berfungsi sebagai model untuk sintesis molekul asam ribonukleat (RNA), bahan kimia untai tunggal. Salah satu jenis molekul RNA yaitu RNA pembawa pesan—berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis molekul protein. DNA mengandung “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. Misalnya, jika tiga basa RNA berurutan sitosin, adenin, dan guanin, maka protein menambahkan asam amino glutamin. Jika tiga basa RNA berikutnya adalah urasil, guanin, dan guanin, asam amino berikutnya pada protein adalah triptofan. Secara total, protein terdiri dari 20 asam amino, dan urutan asam amino tersebut tergantung pada urutan basa DNA dan RNA.
Beberapa protein membentuk bagian dari struktur tubuh. Yang lainnya berfungsi sebagai enzim, katalis biologis yang mengatur reaksi kimia dalam tubuh. Tidak semua RNA mengkode protein. Banyak molekul RNA melakukan fungsi pengaturan.
Siapapun dengan pasangan gen yang identik pada kedua kromosom adalah homozigot untuk gen tersebut. Seorang individu dengan pasangan gen yang tidak cocok adalah heterozigot untuk gen itu. Gen bersifat dominan, resesif, atau intermediet. Sebuah gen dominan menunjukkan efek yang kuat baik dalam kondisi homozigot atau heterozigot. Gen resesif menunjukkan efeknya hanya dalam kondisi homozigot. Misalnya, gen mata cokelat dominan dan gen mata biru resesif. Gen sensitivitas tinggi terhadap rasa phenylthiocarbamide (PTC) dominan, dan gen sensitivitas rendah resesif.
Para peneliti telah mengidentifikasi setidaknya 10 gen yang berkontribusi terhadap variasi warna mata (Liu et al., 2010). Setidaknya 180 gen berkontribusi terhadap perbedaan tinggi badan orang (Allen et al., 2010). Setiap gen yang berkontribusi pada warna atau tinggi mata mempengaruhi karakteristik lainnya juga. Selain itu, juga dimungkinkan untuk mengekspresikan gen dalam beberapa sel dan bukan yang lain, atau dalam beberapa keadaan dan bukan yang lain, tergantung pada lingkungan. Pengaruh genetik lebih kompleks dari yang pernah kita bayangkan.
Gen Terikat Seks dan Gen Terbatas Seks
Gen pada kromosom seks (ditunjuk X dan Y pada mamalia) dikenal sebagai gen terpaut seks. Semua kromosom lain adalah kromosom autosom, dan gen mereka dikenal sebagai gen autosom.
Mamalia betina memiliki dua kromosom X, sedangkan jantan memiliki X dan Y. Selama reproduksi, betina harus menyumbangkan kromosom X, dan jantan menyumbangkan X atau Y. Jika ia menyumbangkan X, keturunannya adalah perempuan; jika ia memberikan kontribusi Y, keturunannya adalah laki-laki.
Ketika ahli biologi berbicara tentang gen terpaut seks, yang mereka maksud biasanya adalah gen terpaut X. Kromosom Y kecil, dengan gen untuk protein jauh lebih sedikit daripada kromosom lain. Namun, kromosom Y juga memiliki banyak tempat yang mempengaruhi fungsi gen pada kromosom lain.
Setiap pria dengan bentuk resesif gen ini pada kromosom X-nya kekurangan warna merah-hijau karena dia tidak memiliki kromosom X lainnya. Seorang wanita kekurangan warna hanya jika dia memiliki gen resesif pada kedua kromosom X-nya. Jadi, misalnya, jika 8 persen kromosom X manusia mengandung gen untuk defisiensi penglihatan warna, maka 8 persen pria akan kekurangan warna, tetapi kurang dari satu persen wanita (0,08 3 0,08). Yang berbeda dari gen terpaut seks adalah gen terbatas jenis kelamin, terdapat pada kedua jenis kelamin tetapi aktif terutama pada satu jenis kelamin. Contohnya termasuk gen yang mengontrol jumlah bulu dada pada pria, ukuran payudara pada wanita, jumlah kokok pada ayam jantan, dan tingkat produksi telur pada ayam. Kedua jenis kelamin memiliki gen tersebut, tetapi hormon seks mengaktifkannya dalam satu jenis kelamin atau yang lain. Banyak dari gen terbatas jenis kelamin menunjukkan efeknya pada masa pubertas.
Perubahan Genetik
Gen berubah dalam beberapa cara. Salah satu caranya adalah dengan mutasi, perubahan yang diwariskan dalam molekul DNA. Mengubah hanya satu basa dalam DNA ke salah satu dari tiga jenis lainnya berarti bahwa gen mutan akan mengkode protein dengan asam amino yang berbeda di satu lokasi dalam molekul. Mengingat bahwa evolusi telah memiliki ribuan tahun untuk memilih susunan terbaik dari setiap gen, mutasi jarang menguntungkan. Gen FOXP2 manusia berbeda dari versi simpanse dari gen tersebut hanya dalam dua basis, tetapi kedua mutasi tersebut memodifikasi otak manusia dan alat vokal dalam beberapa cara yang memfasilitasi perkembangan bahasa (Konopka et al., 2009).
Jenis lain dari mutasi adalah duplikasi atau penghapusan. Selama proses reproduksi, bagian dari kromosom yang biasanya muncul satu kali mungkin muncul dua kali atau tidak muncul sama sekali. Ketika proses ini terjadi hanya pada sebagian kecil dari kromosom, kami menyebutnya mikroduplikasi atau mikrodelesi. Meskipun mungkin untuk duplikasi untuk membantu, mikroduplikasi dan mikrodelesi dari gen otak tertentu yang relevan adalah penjelasan yang mungkin untuk skizofrenia (Konsorsium Skizofrenia Internasional, 2008; Stefansson et al., 2008).
A. Epigenetik
Epigenetika adalah bidang baru yang berkembang yang hampir pasti akan memainkan peran yang semakin penting dalam pemahaman kita tentang perilaku. seiring berjalannya waktu, perilaku mereka menjadi semakin berbeda. Untuk alasan apa pun, beberapa dari mereka sedikit lebih aktif di awal. Aktivitas tersebut menyebabkan perubahan epigenetik di area otak tertentu, yang menyebabkan aktivitas lebih banyak lagi, perubahan pertumbuhan otot dan berat badan, dan seterusnya.
Selain perubahan permanen pada gen ini, bidang epigenetik berkaitan dengan perubahan ekspresi gen. Setiap sel dalam tubuh Anda memiliki DNA yang sama seperti setiap sel lainnya (kecuali sel darah merah, tanpa DNA). Namun, aktivitas gen dapat bervariasi. Gen yang aktif di otak Anda tidak sama dengan yang aktif di paru-paru atau ginjal Anda.
Bagaimana sebuah pengalaman dapat mengubah ekspresi gen? Pertama, mari kita lihat bagaimana ekspresi gen diatur, protein yang disebut histon mengikat DNA menjadi bentuk yang lebih mirip tali yang dililitkan di sekitar bola (Gambar 4.5). Molekul histon dalam bola memiliki ujung yang longgar yang dapat dilampirkan oleh kelompok kimia tertentu. Untuk mengaktifkan gen, DNA sebagian harus terlepas dari histon.
Saat pubertas, gen-gen tertentu yang tadinya hampir diam menjadi jauh lebih aktif. Perubahan epigenetik pada manusia juga penting. Ketika Anda mempelajari sesuatu, otak Anda menyimpan informasi dengan meningkatkan aktivitas pada gen tertentu di sel tertentu sambil menurunkannya di sel lain Kecanduan obat juga menghasilkan perubahan epigenetik di otak.
B. Keturunan & Lingkungan
Untuk menentukan heritabilitas dari setiap karakteristik, peneliti terutama mengandalkan tiga jenis bukti, Pertama, mereka membandingkan kembar monozigot (dari satu telur) dan dizigotik (dari dua telur) kembar. Orang biasanya menyebut kembar monozigot sebagai “kembar identik”, tetapi istilah itu menyesatkan, karena kembar identik sering kali berbeda dalam hal-hal penting.
C. Evolusi dan Perilaku
Evolusi adalah perubahan generasi dalam frekuensi berbagai gen dalam suatu populasi. Charles Darwin, yang dikenal sebagai pendiri teori evolusi, tidak menyukai istilah evolusi. Dia lebih suka penurunan dengan modifikasi, menekankan gagasan perubahan tanpa harus menyiratkan perbaikan.
Keturunan umumnya menyerupai orang tua mereka karena alasan genetik. Artinya, “seperti menghasilkan seperti.” Mutasi, rekombinasi, dan mikroduplikasi gen memperkenalkan variasi baru yang dapat diwariskan yang membantu atau membahayakan peluang individu untuk bertahan hidup dan bereproduksi. Artinya, generasi saat ini dari spesies apa pun menyerupai individu yang direproduksi di masa lalu. Jika lingkungan berubah sedemikian rupa sehingga gen yang berbeda meningkatkan kemungkinan kelangsungan hidup dan reproduksi, gen itu akan menyebar dalam populasi. Anda dapat menyaksikan dan menjelajahi prinsip-prinsip ini dengan aktivitas interaktif Coba Sendiri “Generasi Genetik.”
Kesalahpaham tentang Evolusi :
Kelemahan dalam argumen ini adalah bahwa evolusi bergantung pada reproduksi, bukan hanya kelangsungan hidup. Jika orang dengan gen tertentu memiliki lebih dari jumlah rata-rata anak, gen mereka akan menyebar dalam populasi. 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.
gen yang meningkatkan kebugaran pada satu waktu dan tempat mungkin tidak menguntungkan setelah perubahan lingkungan. Misalnya, bulu ekor berwarna-warni dari merak jantan memungkinkannya untuk menarik perhatian betina tetapi mungkin menjadi tidak menguntungkan jika ada pemangsa baru yang merespons warna-warna cerah. Dengan kata lain, gen generasi sekarang berevolusi karena cocok dengan generasi sebelumnya. Mereka mungkin atau mungkin tidak adaptif di masa depan.
Kadang-kadang, tampilan seksual, seperti penyebaran bulu ekor burung merak, meningkatkan keberhasilan reproduksi dan menyebarkan gen terkait. Dalam lingkungan yang berubah, gen ini bisa menjadi maladaptif. Misalnya, jika pemangsa agresif dengan penglihatan warna yang baik memasuki jangkauan merak, bulu burung yang berwarna-warni bisa menutup ajalnya.
D. Evolusi Otak
Manusia memiliki otak yang lebih besar dan lebih baik (setidaknya menurut kami) daripada spesies lain. Manusia mungkin dapat mengembangkan otak sebesar itu tanpa mengorbankan fungsi lainnya, karena pola makan kita. Pada titik tertentu dalam sejarah evolusi awal kita, nenek moyang kita belajar memasak makanan mereka, membuatnya lebih mudah untuk dicerna. Mereka berburu dalam kelompok, membawa kembali lebih banyak makanan daripada yang bisa ditemukan satu orang saja, dan banyak dari mereka mungkin makan makanan laut, kaya nutrisi. Juga, manusia berbeda dari simpanse dalam dua gen yang bertanggung jawab untuk transportasi glukosa: Kami memiliki lebih banyak protein yang mengangkut glukosa ke otak, dan lebih sedikit protein yang mengangkutnya ke dalam otot.
Selain memiliki otak yang besar, otak kita berbeda dengan cara yang belum dipahami dengan baik. Primata pada umumnya memiliki banyak gen yang aktif dalam perkembangan otak yang tidak terjadi pada mamalia lain, dan manusia memiliki beberapa gen yang bahkan tidak terjadi pada primata lain Gen ini mengerahkan efeknya terutama di korteks prefrontal, area yang penting untuk memori, perhatian, ucapan, dan pengambilan keputusan.
Psikologi Evolusioner
Psikologi evolusioner menyangkut bagaimana perilaku berevolusi. Penekanannya adalah pada penjelasan evolusioner dan fungsional yaitu, dugaan gen nenek moyang kita dan mengapa seleksi alam mungkin menyukai gen yang mendorong perilaku tertentu.
Asumsinya adalah bahwa setiap karakteristik perilaku suatu spesies muncul melalui seleksi alam dan mungkin memberikan beberapa keuntungan. Hewan yang berada dalam bahaya diserang saat mereka tidur kurang tidur setiap malamnya (dan tampaknya membutuhkan sedikit tidur). Perilaku manusia tertentu tidak masuk akal kecuali dalam hal evolusi. Misalnya, orang mengalami “merinding” ereksi pada rambut, terutama di lengan dan bahu ketika mereka kedinginan atau ketakutan. Merinding menghasilkan sedikit jika ada manfaat. bagi manusia karena bulu bahu dan lengan kita pendek dan biasanya tertutup oleh pakaian
Pada gambar diatas Seekor kucing ketakutan dengan rambut tegak untuk hewan dengan rambut panjang, menegakkan rambut tersebut meningkatkan isolasi dari dingin dan membuat hewan terlihat lebih besar dan lebih berbahaya. Kita manusia terus menegakkan rambut kita dalam situasi yang sama sebagai sisa dari masa lalu evolusioner kita. Di sisi lain, beberapa penjelasan evolusioner yang diajukan bersifat spekulatif dan kontroversial Pertimbangkan dua contohnya lebih banyak pria daripada wanita yang menikmati prospek seks bebas dengan banyak pasangan. Para ahli teori mengaitkan kecenderungan ini dengan fakta bahwa seorang pria dapat menyebarkan gennya dengan menghamili banyak wanita, sedangkan seorang wanita tidak dapat memperbanyak anak-anaknya dengan memiliki lebih banyak pasangan seksual.
Para peneliti telah mengidentifikasi beberapa gen yang secara signifikan lebih umum di antara orang-orang yang tetap sehat dan waspada pada usia 85 tahun ke atas. Satu rockfish diketahui telah hidup lebih dari 200 tahun, idenya adalah bahwa kemunduran usia tua mungkin merupakan mekanisme yang berevolusi, dan ada atau tidak adanya itu bisa berada di bawah kendali genetik. Untuk lebih menggambarkan psikologi evolusioner, pertimbangkan contoh menarik secara teoritis dari perilaku altruistik, Di antara non-manusia, altruisme lebih sulit ditemukan. Kerjasama terjadi, tentu saja. Sekelompok hewan mungkin berburu bersama atau mencari makan bersama. Sekawanan burung kecil mungkin “mengejar” burung hantu atau elang untuk mengusirnya. Para ahli teori telah menyimpulkan bahwa seleksi kelompok berhasil dalam keadaan tertentu, seperti ketika individu yang kooperatif juga melakukan sebagian besar interaksi mereka satu sama lain.
Pemilihan kelompok bekerja sangat baik bagi manusia, karena kemampuan kita untuk menghukum atau mengusir orang yang tidak mau bekerja sama. Yang terbaik, psikologi evolusioner mengarah pada penelitian yang membantu kita memahami suatu perilaku.
Perkembangan Otak
Pematangan dari Otak Vertebrata
Sistem saraf pusat manusia mulai terbentuk ketika embrio berusia sekitar 2 minggu. Permukaan punggung 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. 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 7½ minggu, dan satu-satunya pencapaian mereka adalah meregangkan otot. Pada usia tersebut, aktivitas spontan di sumsum tulang belakang mendorong semua gerakan otot, karena organ sensorik belum berfungsi.
Pertumbuhan dan Perkembangan Neuron
Tahap perkembangan otak
Otak dan sumsum tulang belakang dimulai sebagai lipatan bibir yang mengelilingi saluran berisi cairan. Tahapan yang ditunjukkan terjadi pada sekitar 2 hingga 3 minggu setelah pembuahan. Salah satu perbedaan utama antara otak manusia dan otak simpanse adalah bahwa neuron manusia terus berkembang biak lebih lama (Rakic, 1998; Vrba, 1998). Hampir semua neuron terbentuk dalam 28 minggu pertama kehamilan, dan kelahiran prematur sebelum waktu tersebut menghambat pembentukan neuron (Malik et al., 2013). 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. Beberapa neuron bergerak secara radial dari bagian dalam otak ke luar, beberapa bergerak secara tangensial di sepanjang permukaan otak, dan beberapa bergerak secara tangensial dan kemudian secara radial
Pada awalnya, neuron primitif terlihat seperti sel Secara bertahap, neuron berdiferensiasi, membentuk akson dan dendritnya. Akson tumbuh terlebih dahulu. Dalam banyak kasus, neuron yang lainnya. bermigrasi menarik aksonnya yang sedang tumbuh seperti ekor (Gilmour, Knaut, Maischein, & Nüsslein-Volhard, 2004), membiarkan ujungnya tetap berada di atau dekat targetnya. Dalam kasus lain, akson perlu tumbuh menuju targetnya, menemukan jalannya melalui hutan sel dan serat lain Setelah neuron yang bermigrasi mencapai tujuannya, dendritnya mulai terbentuk.
Tahap selanjutnya dan lebih lambat dari perkembangan saraf adalah mielinisasi, proses di mana glia menghasilkan selubung lemak penyekat yang mempercepat transmisi di banyak akson vertebrata. Tahap terakhir adalah sinaptogenesis, atau pembentukan sinapsis. Meskipun proses ini dimulai sebelum kelahiran, itu berlanjut sepanjang hidup, karena neuron membentuk sinapsis baru dan membuang yang lama. Namun, proses umumnya melambat pada orang tua, seperti halnya pembentukan cabang dendritik baru
Neuron Baru di Kemudian Hari
Penelitian awal tentang pembentukan neuron baru menggunakan hewan tikus laboratorium, dan penelitian selanjutnya menemukan hasil yang agak berbeda dengan manusia. Salah satu cara untuk menguji neuron yang baru terbentuk menggunakan pengukuran isotop radioaktif karbon. Para peneliti memeriksa karbon dalam DNA berbagai sel manusia. Setiap sel memperoleh molekul DNA ketika terbentuk dan menyimpannya sampai mati. Ketika peneliti memeriksa sel-sel kulit orang, mereka menemukan konsentrasi 14C sesuai dengan tahun di mana mereka melakukan tes. Artinya, sel-sel kulit berubah dengan cepat, dan semua sel kulit Anda berusia kurang dari satu tahun Ketika mereka memeriksa sel otot rangka. mereka menemukan konsentrasi 14C yang sesuai dengan tahun kelahiran orang tersebut. Hasil ini menunjukkan bahwa korteks serebral mamalia membentuk sedikit atau tidak ada neuron baru setelah lahir, setidaknya dalam keadaan normal. Jelas, tidak seperti hewan pengerat, manusia tidak membuat neuron baru di bulbus olfaktorius. Konsentrasi 14C hippocampus manusia menunjukkan bahwa kita mengganti sedikit kurang dari 2 persen neuron di area itu per tahun.
Pencarian Jalan oleh Akson – Otak Berkembang Rentan
Jika meminta seseorang untuk menghubungkan kabel dari meja ke meja lain di seberang ruangan, petunjuk arah bisa sederhana. Tapi bayangkan meminta seseorang untuk menjalankan kabel ke suatu tempat di sisi lain negara. Itu harus memberikan instruksi terperinci tentang cara menemukan kota, gedung, dan meja yang tepat. Sistem saraf yang sedang berkembang menghadapi tantangan serupa karena mengirimkan akson melalui jarak yang sangat jauh. Bagaimana mereka menemukan jalan mereka?
Pencarian Jalur Kimia oleh Akson
Seorang ahli biologi terkenal, Paul Weiss (1924), melakukan eksperimen di mana ia mencangkokkan kaki ekstra ke salamander dan kemudian menunggu akson tumbuh ke dalamnya. Setelah akson mencapai otot, kaki ekstra bergerak selaras dengan kaki normal di sebelahnya. Weiss menolak gagasan bahwa setiap akson menemukan jalannya ke otot yang benar di ekstremitas ekstra. Dia menyarankan sebagai gantinya bahwa saraf menempel pada otot secara acak dan kemudian mengirimkan berbagai pesan, masing-masing disetel ke otot yang berbeda.
Spesifisitas 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 mereka ke target yang benar. Prinsipnya sama dengan akson yang menemukan jalannya ke otot. Pertama, Sperry memotong saraf optik beberapa kadal air. Saraf optik yang rusak tumbuh kembali dan terhubung dengan tektum, yang merupakan area visual utama amfibi (lihat Gambar 4.11), dengan demikian rees memberikan penglihatan normal.
Untuk set kadal air berikutnya, Sperry (1943) memotong saraf optik dan memutar mata 180 derajat. Ketika akson tumbuh kembali ke tektum, akson dari apa yang semula menjadi bagian dorsal retina (yang sekarang ventral) tumbuh kembali ke daerah 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 mereka berada di tanah dan terhadap rangsangan di kiri seolah-olah mereka di kanan (lihat Gambar 4.12)
Gradien Kimia
Bagaimana akson menemukan targetnya? Perkiraan saat ini adalah bahwa manusia hanya memiliki total sekitar 30.000 gen—terlalu sedikit untuk memberikan target spesifik untuk 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 (Yu & Bargmann, 2001). Akhirnya, akson menyortir diri mereka sendiri di atas permukaan area target mereka dengan mengikuti gradien kimia. Satu protein di tektum amfibi 30 kali lebih terkonsentrasi di akson retina dorsal daripada retina ventral dan 10 kali lebih terkonsentrasi di tektum ventral daripada di tektum dorsal. . Saat akson dari retina tumbuh menuju 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 anteriorposterior.
Kompetisi antara Akson sebagai Prinsip Umum
Ketika akson awalnya mencapai target mereka, gradien kimia mengarahkan mereka ke sekitar lokasi yang benar, 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 lain. Penyesuaian ini tergantung pada pola input dari akson yang masuk.
Carla J. Shatz
Fungsi otak tergantung pada ketepatan dan pola sirkuit sarafnya. Bagaimana mesin komputasi yang menakjubkan ini dirakit dan dihubungkan selama pengembangan? Jawaban biologisnya jauh lebih indah daripada yang diantisipasi! Ketepatan dewasa dibentuk dari pola awal yang tidak tepat melalui proses di mana koneksi diverifikasi oleh fungsi neuron itu sendiri. Jadi, otak yang sedang berkembang bukan hanya versi mini dari orang dewasa. Terlebih lagi, otak bekerja untuk menghubungkan dirinya sendiri, daripada merakit dirinya sendiri terlebih dahulu dan kemudian membalik saklar, seperti yang mungkin terjadi dalam perakitan komputer. Kejutan semacam ini dalam penemuan ilmiah membuka pandangan baru tentang pemahaman dan kemungkinan serta membuat proses melakukan sains menjadi sangat menarik dan mempesona. (Shatz, komunikasi pribadi).
Hasil ini menyarankan prinsip umum, yang disebut Darwinisme saraf (Edelman, 1987). Dalam perkembangan sistem saraf, kita mulai dengan lebih banyak neuron dan sinapsis daripada yang bisa kita pertahankan. Sinapsis terbentuk dengan akurasi perkiraan, dan kemudian proses seleksi menyimpan beberapa dan menolak yang lain.
Penentu Kelangsungan Hidup Neuron
Pertimbangkan sebuah contoh. Sistem saraf simpatis mengirimkan akson ke otot dan kelenjar. Setiap ganglion memiliki akson yang cukup untuk memasok otot dan kelenjar di daerahnya, tanpa akson yang tersisa. Rita Levi-Montalcini sebagian besar bertanggung jawab untuk menyangkal hipotesis ini.
Rita Levi-Montalcini
Bertahun-tahun kemudian, saya sering bertanya pada diri sendiri bagaimana kami bisa mendedikasikan diri kami dengan antusiasme untuk memecahkan masalah kecil neuroembriologis ini sementara tentara Jerman maju ke seluruh Eropa, menyebarkan kehancuran dan kematian ke mana pun mereka pergi dan mengancam kelangsungan hidup peradaban Barat. Jawabannya terletak pada keinginan manusia yang putus asa dan sebagian tidak disadari untuk mengabaikan apa yang terjadi dalam situasi di mana kesadaran penuh dapat membawa seseorang pada penghancuran diri.
Kehidupan awal Levi-Montalcini tampaknya paling tidak menguntungkan untuk karir ilmiah. Dia mengembangkan kecintaannya pada penelitian dan akhirnya menemukan bahwa otot tidak menentukan berapa banyak akson yang terbentuk; mereka menentukan berapa banyak yang bertahan.
Awalnya, sistem saraf simpatik membentuk neuron jauh lebih banyak daripada yang dibutuhkannya. Ketika salah satu neuronnya membentuk sinaps ke otot, otot tersebut mengirimkan protein yang disebut faktor pertumbuhan saraf (NGF) yang mendorong kelangsungan hidup dan pertumbuhan akson. Akson yang tidak menerima NGF berdegenerasi, dan badan selnya mati. Artinya, setiap neuron memulai kehidupan dengan “program bunuh diri”: Jika aksonnya tidak melakukan kontak dengan sel pascasinaps yang sesuai pada usia tertentu, neuron membunuh dirinya sendiri melalui proses yang disebut apoptosis, mekanisme kematian sel yang terprogram.
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 otot atau kelenjar. Itu membuat lebih banyak neuron daripada yang diperlukan dan membuang kelebihannya.
Setiap area otak memiliki periode kematian sel yang masif, dipenuhi sel-sel mati dan sekarat (lihat Gambar 4.14). Hilangnya sel ini merupakan bagian alami dari perkembangan. Faktor pertumbuhan saraf adalah neurotropin, yang berarti bahan kimia yang mendorong kelangsungan hidup dan aktivitas neuron. Neurotropin sangat penting untuk pertumbuhan akson dan dendrit, pembentukan sinapsis baru, dan pembelajaran.
Otak Berkembang Rentan
Menurut Lewis Wolpert (1991), “Ini bukan kelahiran, pernikahan, atau kematian, tetapi gastrulasi, yang benar-benar merupakan waktu terpenting dalam hidup Anda.” Maksud Wolpert adalah jika Anda mengacaukan perkembangan awal, Anda akan memiliki masalah sejak saat itu. Sebenarnya, jika Anda mengacau selama gastrulasi, hidup Anda sudah berakhir.
Tahap awal perkembangan sangat mirip antar 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 yang ujung depan dan belakang.
Selama perkembangan awal, otak sangat rentan terhadap malnutrisi, bahan kimia beracun, dan infeksi yang hanya akan menghasilkan masalah ringan di usia selanjutnya. Misalnya, gangguan fungsi tiroid menghasilkan kelesuan pada orang dewasa tetapi keterbelakangan mental pada bayi.
Otak bayi sangat rentan terhadap kerusakan akibat alkohol. Anakanak dari ibu yang banyak minum selama kehamilan dilahirkan dengan sindrom alkohol janin, suatu kondisi yang ditandai dengan hiperaktif, impulsif, kesulitan mempertahankan perhatian, berbagai tingkat keterbelakangan mental, masalah motorik, cacat jantung, dan kelainan wajah. Minum selama kehamilan menyebabkan penipisan korteks serebral yang bertahan hingga dewasa (lihat Gambar 4.15).
Paparan alkohol merusak otak dalam beberapa cara. . Alkohol membunuh neuron sebagian melalui apoptosis. Untuk mencegah apoptosis, neuron otak harus menerima input dari akson yang masuk. Alkohol menghambat reseptor untuk glutamat, pemancar rangsang utama otak, dan meningkatkan reseptor untuk GABA, pemancar penghambat utama. Karena penurunan eksitasi bersih, banyak neuron mengalami apoptosis.
Diferensiasi Korteks
Neuron memiliki perbedaan dalam bentuk dan kimia. Neuron yang belum matang secara eksperimental ditransplantasikan dari satu bagian korteks yang sedang berkembang ke bagian lain maka akan mengembangkan sifat-sifat karakteristik lokasi baru mereka. Namun, neuron yang yang ditransplantasikan pada tahap yang sedikit lebih lambat , akan mengembangkan beberapa sifat baru sambil mempertahankan beberapa sifat lama. Ada sebuah percobaan yang menarik terhadap musang dimana peneliti mengeksplorasi apa yang akan terjadi pada bagian pendengaran yang belum matang di otak jika mereka menerima rangsangan dari mata, bukan dari telinga. Musang tresebut terlahir immature sehingga saraf optic mereka belum mencapai thalamus. Para peneliti juga merusak kolikulus superior dan korteks oksipital di salah satu sisi otaknya yang merupakan target utama saraf optic. Selain itu mereka juga merusak input audiotory. Karena hal-hal tersebut, saraf optic tidak dapat menempel pada target biasanya, dan area pendengaran thalamus juga tidak memiliki input seperti biasanya. Akibatnya saraf optic ini melekat pada area pendengaran thalamus.
Hasil dari penelitian tersebut adalah musang akan berbalik untuk melihat suatu objek ketika mereka sudah diajarkan. Singkatnya, korteks temporal rewired ini menerima masukan dari saraf optic sehingga menghasilkan respon visual.
Penyesuaian dengan Pengalaman
karena ketidakpastian dalam hidup, otak kita telah mengembangkan kemampuan untuk merombak diri mereka sendiri sebagai respon terhadap pengalaman (shatz, 1922)
Pengalaman dan Percabangan Dendritik
Meskipun struktur pusat dendrit menjadi stabil pada saat remaja, cabang perifer dendrit tetap fleksibel sepanjang hidup. Dale Purves dan RD Hadley menemukan bahwa beberapa cabang dendritic memanjang antara satu tampilan dan lainnya, sedangkan yang lain ditarik atau menghilang. Sekitar 6% duri dendritic muncul atau menghilang dalam waktu satu bulan.
Perubahan saraf dalam pengayaan lingkungan memang bergantung pada pengalaman yang menarik dan interaksi social, tetapi Sebagian besar pengayaan ini karena adanya aktivitas fisik. Di hipokampus, banyak neuron lama yang mati karena apoptosis, dan yang baru akan terbentuk untuk menggantikannya disertai dengan poliferas pembuluh darah. Semua perubahan ini berhubungan dengan peningkatan pembelajaran dan memori.
Otak tidak seperti otot, dimana kita bisa melatihnya menjadi lebih besar dan lebih kuat. Seperti bermain teka teki silang atau sudoku yang katanya untuk “melatih otak”. Studi korelasional menunjukkan bahwa orang yang terlibat dalam dalam aktivitas seperti itu akan tetap waspada secara mental lebih lama dari rata-rata, tetapi kita tidak dapat menyimpulkan sebab dan akibatnya. Studi ekperimental menunjukkan bahwa berlatih teka-teki silang tidak meningkatkan keterampilan.
Salah satu cara untuk mempertahankan kekuatan intelektual di usia tua adalah dengan aktivitas fisik. Studi eksperimental mengkonfirmasi bahwa aktivitas fisisk meningkatkan proses kognitif dan anatomi otak.
Efek dari Pengalaman Khusus
Pengalaman berkepanjangan dari jenis tertentu sangat meningkatkan kemampuan otak untuk melakukan fungsinya, terutama jika pelatihannya dimulai sejak awal kehidupan.
Adaptasi Otak pada Orang Buta sejak Bayi
Orang buta meningkatkan perhatian mereka pada sentuhan dan suara. Berdasarkan penelitian, mereka menemukan bahwa orang buta memiliki kepekaan sentuha jari yang lebih besar dari orang rata-rata, terutama orang buta yang dapat membaca huruf braille, dan melatih kepekaan jari mereka secara ekstensif. Pada orang buta sejak lahir atau sejak usia dini, korteks oksipital juga merespons informasi pendengaran, karena koneksi yang kuat dari korteks temporal ke korteks oksipital. Akibatnya, korteks oksipital berkontribusi terhadap pemahaman Bahasa pada orang buta. Sama halnya dengan orang yang tuli sejak usia dini, mereka akan lebih responsive terhadap sentuhan dan penglihatan. Sentuhan dan penglihatan datang untuk mengaktifkan apa yang akan menjadi korteks pendengaran pada orang tuli.
Pelatihan Musik
Ada suatu penelitian menggunakan magnetoesefalografi untuk merekam korteks pendengaran terhadap nada murni. Respons pada seorang musisi dua kali lebih kuat daripada nonmusisi. Pemeriksaan otak mereka menggunakan MRI, menemukan bahwa satu area korteks temporal dibelahan kanan sekitar 30% lebih besar pada musisi. Studi lain juga menemukan peningkatan respons struktur otak subkortikal terhadap suara music dan suara ucapan pada musisi, dibandingkan dengan nonmusisi.
Menurut sebuah penelitian menggunakan MRI, materi abu-abu fari beberapa area kortikal (area yang paling terpengaruh terkait dengan control tangan dan penglihatan) lebih tebal pada musisi professional dari pada musisi yang amatir, begitupun musisi yang amatir lebih tebal daripada nonmusisi. Kemudian, pada pemain alay music gesek juga ditemukan bagian yang lebih besar dari normal korteks somatosensory di belahan kanan.
Pelatihan Khusus di Masa Dewasa
Menjadi buta atau tuli sejak lahir menyebabkan perubahan anatomi otak, sama dengan pelatihan music ekstensif pada masa anak-anak. Begitu pula dengan pengalaman saat dewasa. Apapun yang kita pelajari pasti memiliki efek pada otak. Banyak penelitian sebenarnya melaporkan perubahan anatomi otak orang dewasa. Namun, para skeptis mengajukan keberatan yang serius. Banyak penelitian membandingkan rata-rata MRI dari seluruh otak kelompok terlatih dengan seluruh otak kelompok control. Akibatnya, para peneliti menguji sejumlah besar hipotesis sekaligus. Prosedur tersebut memiliki resiko tinggi untuk menemukan hasil yang nyata secara tidak sengaja, terutama ketika mempertimbangkan bahwa perbedaan otak yang dilaporkan hanya kurang dari sepersepuluh milimeter. Juga ada yang melaporkan upaya untuk mereplikasi hasil, atau jika melakukannya, studi kedua tidak menemukan hasil yang sama. Satu-satunya temuan yang direplikasi adalah bahwa Latihan fisik memperluas bagian hipokampus pasa orang dewasa.
Jurnal
file:///D:/My%20Documents/Downloads/perkembangan-otak-anak-usia-dini.pdf
video
Ketika Re organisasi Otak Berjalan Terlalu Jauh
Jika bermain musik, atau berlatih apa pun, memperluas area otak yang relevan, perubahannya bagus, bukan? Biasanya begitu, tapi tidak selalu.
Seperti disebutkan, ketika orang bermain piano atau alat musik gesek berjam-jam sehari selama bertahun-tahun, repre sentasi tangan meningkat di korteks somato sensori. Dalam beberapa kasus, proses terakhir memang terjadi, sehingga stimulasi pada satu jari merangsang sebagian besar area kortikal yang sama dengan jari lainnya . Jika Anda tidak dapat dengan jelas merasakan perbedaan antara satu jari dan jari lainnya, sulit untuk menggerakkannya secara mandiri. Selanjutnya, korteks motorik juga berubah. Repre sentasi jari tengah melebar, tumpang tindih dan menggantikan repre sentasi jari telunjuk dan jari kelingking.
Kondisi yang disebut dengan «musisi kram» atau lebih dikenal sebagai focal hand dystonia ini dapat menjadi pengakhir karir bagi seorang musisi.
Sebelumnya, dokter berasumsi bahwa kram musisi ada di tangan itu sendiri, dalam hal ini perawatannya adalah operasi tangan atau suntikan obat ke tangan. Sekarang kami telah mengidentifikasi re organisasi otak sebagai masalahnya, pendekatannya adalah menemukan jenis pelatihan ulang yang sesuai. Berikut adalah satu kemungkinan yang menjanjikan: Para peneliti memberikan ledakan rangsangan getaran secara berkala ke berbagai otot tangan, dalam urutan acak, mengin struksikan orang-orang dengan kram musisi untuk memperhatikan rangsangan dengan hati-hati dan setiap perubahan dalam frekuensi getaran mereka. Perawatan hanya 15 menit menghasilkan peningkatan sensasi dan penggunaan jari, yang berlangsung hingga 24 jam. Pengembangan lebih lanjut dari teknik ini atau yang serupa dapat membantu orang dengan gangguan ini.
Perkembangan Otak Dan Perkembangan Perilaku
Masa Remaja.
Remaja lebih cenderung memilih hadiah langsung daripada orang dewasa yang lebih tua, dalam berbagai situasi. Namun, agar adil, situasinya tidak sama untuk orang-orang dari berbagai usia, terutama yang berkaitan dengan uang. Orang dewasa yang lebih tua cenderung lebih aman secara finansial dan lebih mampu menunggu hadiah yang lebih tinggi. Namun, remaja cenderung lebih memilih hadiah langsung bahkan dengan hadiah selain uang, dan tikus dan tikus remaja menunjukkan kecenderungan yang sama untuk lebih memilih makanan langsung daripada porsi yang lebih besar nanti.
Banyak penelitian telah menemukan bahwa manusia remaja menunjukkan respons otak yang lebih kuat daripada yang dilakukan orang dewasa yang lebih tua ketika menerima hadiah, dan respons yang lebih lemah di area korteks pre frontal yang bertanggung jawab untuk menghambat perilaku.
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 pre frontal menjadi kurang mampu mempertahankan tingkat penembakan yang tinggi saat menyimpan memori kerja . Di usia tua, bahkan darah mengandung bahan kimia yang mengganggu fungsi kognitif.
Plastisitas Setelah Otak Kerusakan
Kerusakan Otak Dan Pemulihan Jangka Pendek
Pada orang muda, penyebab paling umum adalah cedera kepala tertutup, pukulan tajam ke kepala yang tidak menusuk otak. Efek cedera kepala tertutup tergantung pada tingkat keparahan dan frekuensi. Banyak, mungkin sebagian besar, anakanak dan dewasa muda mengalami setidaknya pukulan ringan di kepala karena jatuh dari sepeda atau kecelakaan serupa, dari mana mereka pulih dalam beberapa hari. Cedera kepala berulang, yang umum terjadi pada olahraga tertentu, lebih mengkhawatirkan .
Setelah cedera kepala parah, pemulihannya lambat dan seringkali tidak lengkap . Salah satu penyebab kerusakan setelah cedera kepala tertutup adalah gaya rotasi yang mendorong jaringan otak melawan bagian dalam tengkorak. Jika Anda membenturkan kepala Anda ke pohon 20 kali per detik dengan kecepatan yang cukup kuat untuk membuat lubang di kulit kayu, Anda tidak akan berada dalam kondisi yang baik.
Mengurangi Bahaya dari 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.
menunjukkan otak tiga orang: satu yang meninggal segera setelah stroke, satu yang bertahan lama setelah stroke, dan korban luka tembak.Pada iskemia, neuron yang kekurangan darah kehilangan banyak suplai oksigen dan glukosa. Baik iskemia dan perdarahan juga merusak pompa natrium-kalium, yang menyebabkan akumulasi natrium di dalam neuron.
Perawatan Segera
Mengingat bahwa stoke membunuh neuron dengan stimulasi berlebihan, salah satu pendekatannya adalah mengurangi stimulasi dengan memblokir sinapsis glutamat atau memblokir masuknya kalsium. Banyak teknik tersebut telah menunjukkan manfaat pada hewan laboratorium, tetapi sejauh ini tidak ada yang menunjukkan manfaat bagi manusia . Alasan yang mungkin termasuk fakta bahwa hewan laboratorium menerima obat segera setelah stroke, sedangkan pasien manusia menerima obat beberapa jam kemudian. Juga, hewan-hewan itu masih muda dan sehat , sedangkan kebanyakan pasien berusia lanjut dan memiliki masalah kesehatan tambahan. Akhirnya, para dokter enggan memberikan obat-obatan eksperimental dosis besar kepada manusia, karena takut akan efek samping yang berbahaya.Kemungkinan metode pendinginan termasuk kompres es di kepala, suntikan cairan dingin ke dalam darah, atau obat-obatan yang menurunkan suhu tubuh. Masing-masing metode tersebut memiliki keunggulan dan risiko tersendiri.
Mekanisme Pemulihan Selanjutnya
Dalam selang waktu beberapa jam atau paling lama beberapa hari setelah terjadinya kerusakan otak, tidak akan ada neuron yang akan mati lagi dan tidak akan ada neuron baru yang akan menggantikan neuron yang telah mati. Walaupun begitu, terdapat bermacam-macam perubahan yang terjadi pada neuron yang selamat.
Peningkatan Stimulasi Otak
Hilangnya suatu perilaku setelah kerusakan otak mencerminkan hilangnya fungsi neuron yang telah mati. Aktivitas suatu area otak menstimulasi banyak area lain, oleh sebab itu kerusakan pada suatu area akan menyebabkan hilangnya stimulasi area otak lain sehingga akan mengganggu fungsi normal area tersebut.
Dalam serangkaian percobaan, D.M. Feeney dan rekan mengukur pengaruh kerusakan korteks pada perilaku tikus dan kucing. Kedua hewan tersebut memperlihatkan gangguan pada gerakan terkoordinasi atau persepsi kedalaman tergantung pada lokasi kerusakan otak. Dengan menyuntikkan amfetamin (yang berfungsi meningkatkan pelepasan dopamin dan neropinefrin) secara signifikan meningkatkan kedua perilaku hewan dan hewan yang mempraktikkan perilaku di bawah pengaruh amfetamin menunjukkan manfaat jangka panjang.
Pertumbuhan Kembali Akson
Dalam keadaan tertentu, akson yang rusak dapat tumbuh kembali walaupun badan sel tidak dapat tergantikan. Neuron sistem saraf tepi memiliki badan sel yang terletak di sumsum tulang belakang (untuk neuron motorik) atau di ganglion dekat sumsum tulang belakang (untuk neuron sensorik) dan aksonnya memanjang ke dalam salah satu anggota badan. Akson yang hancur akan tumbuh kembali ke arah tepian tubuh dengan kecepatan sekitar 1 mm per hari, akson tersebut akan tumbuh mengikuti selubung mielinnya ke arah target semula.
Di dalam otak dan sumsum tulang belakang mamalia, akson yang rusak tidak beregenerasi atau hanya sedikit regenerasi(Schwab, 1998). Namun pada banyak jenis ikan, akson beregenerasi melintasi luka di sumsum tulang belakang dan mengembalikan fungsi yang hampir normal (Bernstein & Gelderd, 1970; Rovainen, 1976; Scherer, 1986; Selzer, 1978).
Beberapa masalah membatasi regenerasi akson pada mamalia.
Pertama, luka pada sistem saraf menyebabkan bekas luka terbentuk (bekas luka tersebut lebih tebal pada mamalia daripada ikan) yang menciptakan penghalang mekanis. Jaringan parut bermanfaat segera setelah kerusakan tetapi menghambat pertumbuhan kembali akson di kemudian hari (Hellal et al., 2011; Rolls, Shechter, & Schwartz, 2009). Kedua, neuron di kedua sisi potongan terpisah. Ketiga, sel glia yang bereaksi terhadap kerusakan SSP melepaskan zat kimia yang menghambat pertumbuhan akson (Yiu & He, 2006).
Dalam salah satu studi, peneliti hewan mengambil sel-sel dari mukosa penciuman—bukan reseptor penciuman itu sendiri tetapi sel- sel yang mengelilinginya dan mentransplantasikannya ke sumsum tulang belakang anjing peliharaan orang yang menderita cedera tulang belakang beberapa bulan sebelumnya. Anjing-anjing ini mendapatkan kembali tingkat berjalan yang substansial (Granger, Blamires, Franklin, & Jeffery, 2012). Namun, peningkatan itu sepenuhnya karena koneksi pendek yang berkembang di seluruh pemotongan yang memungkinkan gerakan tungkai depan untuk memimpin gerakan stimulan tungkai belakang. Tidak ada akson panjang yang tumbuh untuk menghubungkan otak dengan sumsum tulang belakang bagian bawah. Jadi, meskipun sangat menggembirakan melihat anjing yang dulu lumpuh sekarang berjalan dengan keempat anggota badan, metode ini hanya menjanjikan sedikit bagi manusia. Hal itu tidak akan memungkinkan korban cedera tulang belakang untuk menggerakkan kaki mereka secara sukarela, mengontrol kandung kemih mereka atau melakukan hal-hal lain yang mereka ingin lakukan.
Tunas Akson
Biasanya permukaan dendrit dan badan sel ditutupi dengan sinapsis dan tempat kosong yang tidak akan lama kosong. Setelah sel kehilangan input dari akson, sel tersebut mensekresi neurotropin yang menginduksi akson lain untuk membentuk cabang baru, atau tunas kolateral yang mengambil alih sinapsis yang kosong (Ramirez, 2001) (lihat Gambar 4.22). Di daerah dekat kerusakan, sinapsis baru terbentuk dengan kecepatan tinggi terutama selama dua minggu pertama (CE Brown, Li, Boyd, Delaney, & Murphy, 2007).
Pertumbuhan kolateral bermanfaat atau berbahaya itu bergantung pada apakah akson yang tumbuh menyampaikan informasi yang serupa dengan yang mereka gantikan. Misalnya, hipokampus menerima banyak masukan dari area yang disebut korteks entorhinal.
Jika korteks entorhinal rusak di satu belahan maka akson dari korteks entorhinal belahan lain bertunas lalu mengambil alih sinapsis yang kosong dan sebagian besar memulihkan perilaku (Ramirez, Bulsara, Moore, Ruch, & Abrams, 1999; Ramirez, McQuilkin, Carrigan, MacDonald, & Kelley, 1996). Namun, jika korteks entorhinal rusak di kedua bola hemi maka akson dari lokasi lain tumbuh ke dalam sinapsis yang kosong untuk menyampaikan informasi yang berbeda. Dalam kondisi tersebut, tunas mengganggu perilaku dan mencegah pemulihan (Ramirez, 2001; Ramirez et al., 2007).
Supersensitivitas Denervasi
Setelah belajar memperkuat satu set sinapsis, sinapsis lainnya akan melemah. Sebaliknya, jika serangkaian sinapsis tertentu menjadi tidak aktif—mungkin karena kerusakan di tempat lain di otak— sinapsis yang tersisa menjadi lebih responsif dan lebih mudah dirangsang. Proses peningkatan respons ini, yang dikenal sebagai supersensitivitas denervasi atau supersensitivitas reseptor telah ditunjukkan sebagian besar dengan sinapsis dopamin (Kostrzewa, Kostrzewa, Brown, Nowak, & Brus, 2008).
Supersensitivitas denervasi membantu mengkompensasi penurunan input. Dalam beberapa kasus, hal ini memungkinkan orang untuk mempertahankan perilaku yang hampir normal bahkan setelah kehilangan sebagian besar akson di beberapa jalur (Sabel, 1997). Namun, itu juga dapat memiliki konsekuensi yang tidak menyenangkan seperti nyeri kronis. Karena cedera tulang belakang merusak banyak akson, neuron pascasinaps mengembangkan kepekaan yang meningkat terhadap yang tersisa. Oleh karena itu, bahkan input yang ringan pun menghasilkan respons yang ditingkatkan (Hains, Everhart, Fullwood, & Hulsebosch, 2002).
Mereorganisasi Representasi Sensorik dan Anggota Tubuh Phantom
Apa yang terjadi ketika sesuatu mengaktifkan neuron di korteks yang ditata ulang. Sebelumnya, sel-sel itu merespons rangsangan lengan tetapi sekarang mereka menerima informasi dari wajah. Apakah terasa seperti rangsangan di wajah atau di lengan?
Jawabannya: Rasanya seperti lengan (KD Davis et al., 1998).
Salah satu pasien tangannya diamputasi pada usia 19 tahun; 35 tahun kemudian, sebuah tangan baru dicangkokkan sebagai gantinya. Dalam beberapa bulan, ia mulai merasakan sensasi normal di tangan itu (Frey, Bogdanov, Smith, Watrous, & Breidenbach, 2008). Jelas area otak yang dimulai sebagai area lengan, area tangan atau apa pun mempertahankan sifat-sifat itu bahkan setelah beberapa dekade tanpa input normal. Sampai tahun 1990-an, tidak ada yang tahu apa yang menyebabkan nyeri hantu dan sebagian besar percaya bahwa sensasi itu berasal dari tunggul anggota badan yang diamputasi.
Sebagai contoh, misalkan akson yang mewakili wajah datang untuk mengaktifkan area kortikal yang sebelumnya dikhususkan untuk tangan yang diamputasi. Sentuhan di wajah sekarang menghasilkan sensasi wajah tetapi juga menghasilkan sensasi di tangan hantu. Gambar 4.24 menunjukkan peta wajah di mana daerah yang merangsang sensasi di bagian tangan hantu untuk satu orang (Aglioti, Smania, Atzei, & Berlucchi, 1997).
Apakah ada cara untuk meredakan sensasi hantu yang menyakitkan?
Dalam beberapa kasus, banyak orang yang diamputasi belajar menggunakan lengan buatan melaporkan bahwa sensasi hantu mereka berangsur-angsur menghilang (Lotze et al., 1999). Saat mereka mulai menghubungkan sensasi dengan lengan buatan, mereka menggantikan koneksi abnormal yang menyebabkan sensasi hantu.
Penyesuaian yang Dipelajari dalam Perilaku
Hewan yang mengalami kerusakan pada saraf sensorik yang menghubungkan kaki depan ke sumsum tulang belakang seperti pada Gambar 4.25. Pada awalnya peneliti berasumsi bahwa monyet tidak dapat menggunakan anggota badan yang tidak berfungsi. Namun dalam percobaan
selanjutnya, mereka memotong saraf aferen kedua tungkai depan. Meskipun mengalami kerusakan yang lebih parah, monyet menggunakan kedua tungkainya yang tuli untuk berjalan, memanjat dan mengambil makanan. Rupanya, monyet gagal menggunakan kaki depan yang tidak berfungsi hanya karena berjalan dengan tiga anggota badan lebih mudah daripada menggunakan anggota badan yang cacat. Demikian pula salah satu pengobatan untuk orang yang baru pulih dari stroke adalah memaksa mereka menggunakan anggota tubuh yang lebih lemah dengan mencegah mereka menggunakan anggota tubuh yang normal (Sens et al., 2012).
VIDEO PENJELASAN DETAIL
Comments
Post a Comment