Lima hari lalu hingga hari ini, sebelum menulis Neurossains, Menelusuri Misteri Otak Manusia, saya sengaja menebar pertanyaan ke pada 300 orang melalui grup WA; pertanyaannya adalah, “Apa yang anda ketahui tentang Neuroscience atau Neurasains!?”
Jawaban pun beragam. 210 orang menyatakan bahwa Neurosains adalah Imu Tentang Otak. Walau tak mewakili populasi manusia Indonesia, namun jawaban tersebut menunjukan bahwa publik mengenal Neurosains sebagai Ilmu Tentang Otak. Ada 90 orang yang sama sekali tidak tahu tentang Neurosains dan baru pertama kali mendengar. Tapi, 90 orang tersebut tahu dengan persis jenis dan merk obat Neuoralgin. Dari “kesamaan” itu, mereka simpulkan bahwa Neorasains mungkin berhubungan dengan otak atau ilmu tentang otak
Ketika ditanyakan pertanyaan berikut, “Kira-kira disiplin Ilmu yang mendekati dengan Neurosains; maka jawabannya justru aneka ragam. Misalnya, psikologi, 210 orang; kedokteran jiwa 255 orang; 30 orang menyatakan Neurosains masuk kategori “sosio-eksata;” dalam arti di dalamnya ada ada kajian secara eksata dan telaah sosial, serta menyangkut kesehatan jiwa. Ada lagi, 62 orang menyatakan bahwa Neurosains mirip atau beda tapi tak sama dengan Neurologi; namun mereka tak menjelaskan kesamaan serta bedanya.
Itulah sedikit pemahaman publik tentang Neurosains; lalu apa yang disebut Neuroscience atau Neurosains tersebut!?
Sederhananya, menurut Prof. Dr. dr. Moh Hasan Machfoed, Sp.S(K), M.S Ketua Umum PERDOSSI (Persatuan Dokter Spesialis Penyakit Saraf Indonesia), Neuroscience adalah ilmu yang mencoba mengungkap misteri otak. Namun, karena otak merupakan salah satu organ manusia maha penting, karena sebagai “utama dan yang pertama” serta menentukan kualitas hidup dan kehidupan seseorang, maka pengungkapan tersebut harus dilakukan dengan bantuan-bantuan disiplin ilmu lainnya.
Fungsi otak begitu kompleks sehingga kajian terhadap otak dan segala sesuatu yang berkaitan dengannya harus melalui pendekatan lintas ilmu dan holistik, misalnya, kesehatan, psikologi, ekonomi, sosial, budaya, politik, teknologi, dan lain sebagainya.
Agaknya, atas dasar itulah, Taruna Ikrar (Makasar, 15 April 1969), Neurosaints terkemuka, yang kini sebagai Senior Specialist dan Peneliti Utama, pada Department Interdisciplinary of Neurosciences, di Universitas California, Amerika Serikat, menuangkan sedikit ilmunya dalam bentuk buku yang diberi judul Ilmu Neurosains Modern¸selanjutnya INM. Walau, pada INM, penulis tidak memberi sedikit penjelasan tentang perbedaan antara Ilmu Neurosains Kuno dan Ilmu Neurosains Modern, tak ada lintasan sejarahnya; namun isi INM sangat memikat siapa pun yang membacanya.
Mari lihat sejenak apa yang ada pada Ilmu Neurosains Modern.
Judul : Ilmu Neurosains Modern Penulis : Dokter Taruna Ikrar., M.D., M.Pharm., Ph.D
Penerbit : Pustaka Pelajar, Yogyakarta 55167; Tahun 2016
Tebal : 300 hal (+ i - vii dan indeks)
ISBN : ISBN 978-602-229-530-4
Pengantar, bab 1 dan bab 2, kemajuan pesat neurosains, bahkan temuan-temuan baru di dalamnya, karena ada perkembangan pada bidang atau disiplin ilmu lain, misalnya genetika-genomik dam biologi molekuler. Dukungan tersebut memungkinkan para ahli saraf mendalami sistem sirkuit terapan, sehingga, mereka bisa mendalami kerja sistem saraf.
Menurut Taruna Ikrar, Neurosains mempelajari sistem saraf mahluk hidup. Fokusnya adalah seluk-beluk otak manusia, kesadaran sebagai unsur utama pembentuk identitas manusia dan dikotomi tubuh dan jiwa pada setiap insan. Sistem saraf tersebut memiliki apa yang disebut “struktur utama sel saraf” yang terdiri dari nukleus, dendrit, dan akson. Sistem saraf dilindungi oleh pelindung sel saraf yang disebut neuroglia. Bagian terpenting sistem saraf adalah neuron. Terdiri dari sekitar 100 miliar sel-sel saraf, dengan lebih dari 1000 trilliun koneksi. Sistem saraf terdiri dari semua sistem yang bertanggung-jawab untuk penciuman, penglihatan, pendengaran, dan gerakan. Secara anatomi, terdapat berbagai jenis-bentuk neuron.
Taruna Ikrar juga menguraikan tentang struktur utama otak. Otak terdiri dari hemisfer kanan dan kiri. Otak terbagi dalam tiga wilayah, yaitu: otak depan (frontal), otak tengah (parietal), otak belakang (occipital). Proses terpenting pada otak adalah selama masa pertumbuhan atau mielinasi. Bayi berusia tiga tahun, sinapsis otak mencapai 90% ukuran dewasa. Lingkungan mempengaruhi plastisitas otak. Kenangan atau memori di otak, terjadi karena adanya perubahan pada sambungan sinaptik; pembentukan memori secara episodik tergantung pada hipokampus.
Secara morfofungsi, otak merupakan organisasi sangat teliti dengan pola konektivitas dari berbagai jenis sel-sel saraf (neuron). Dalam otak, terjadi komunikasi antar sel saraf atau neuron, terjadi dengan rentang waktu yang sangat cepat, disebut sinaps. Hubungan antar sinaps terdiri dari tiga jalur utama, yakni: sinyal elektrik di otak, sinyal kimiawi (neuro transmiter), dan gap junction. Neuron dapat berkomunikasi dengan melepaskan bahan kimia yang dikenal sebagai neurotransmiter melalui akon ke dendrit lainnya.
Secara khusus pada bab 2, ada bahasan detail tentang sinapsis dan komunikasi antar sel, aksi potensial, representasi sistem informasi, sistem visual, persepsi, gerakan tubuh, memori (daya ingatan), pertumbuhan dan perkembangan fungsi otak (dipengaruhi oleh genetika dan lingkungan), sensorimotor otak.
Struktur Dasar Sel Saraf, bab 3, merupakan uraian detail terntang struktur dasar sel saraf (neuron), komponen pendukung neuron, jenis-jenis neuron, klasifikasi neuron, interaksi antara berbagai jenis neuron. Neuron memiliki fungsi yang sangat spesifik dalam proses transmisi sinyal antara sel-sel saraf. Melihat secara fungsional neuron memilki variasi dan berbagai jenis, baik berdasarkan bentuk, ukuran, jenisnya, variasinya, kekayaan elektrokimianya.
Umumnya sel neuron mengandung empat komponen, yaitu: sel tubuh (soma), dendrit, akson, dan akson terminal. Badan sel neuron (soma) adalah pusat neuron. Di dalamnya terdapat inti sel (nukleus) sebagai tempat produksi protein. Nukleus ini berdiameter 3-18 mikrometer. Perpanjangan sel neuron itu seperti cabang-cabang neuron disebut dendrit; pada akson sistem saraf pusat (SSP), ukuran soma sekitar 10-25 mikrometer.
Riset menunjukkan bahwa neuron tambahan di seluruh otak dapat berasal dari sel-sel induk saraf ditemukan di seluruh otak, tetapi dalam konsentrasi yang sangat tinggi di zona subventricular dan zona subgranular melalui proses neurogenesis.
Sirkuit dan Koneksi Sistem Saraf, bab 4, secara ilmiah, mempelajari otak manusia menggunakan teknik noninvasive seperti neuroimaging fungsional atau rekaman EEG; dan mempelajari sistem sirkuit motorik, dilakukan dengan pendekatan fungsional, analisis morfologi anatomi, serta genetic. Dengan demikian, pada bagian ini berisi uraian tentang anatomi sistem saraf, jenis interaksi/komunikasi antarneuron, koneksi dan sirkuit menentukan dinamik (yang disebut fungsi), gambaran dinamik sinapsis otak, interaksi neuron membentuk koneksi dan sirkuit struktur otak yang kompleks, Blue Print Human Brain Project, pemetaan koneksi saraf otak (connectome).
Teori jaringan saraf menjadi dasar bagi upaya untuk menciptakan kecerdasan buatan. Data eksperimental dan klinis terakumulasi secara eksponensial dalam "Super Komputer" yang memenuhi persyaratan sebagai teknologi yang berfungsi menemukan prinsip-prinsip baru untuk mendesain otak dan menciptakan model otak yang lebih realistis. Simulasi otak juga membantu memahami penyebab utama penyakit-penyakit otak, mendiagnosis lebih awal, mengembangkan pengobatan baru, dan untuk mengurangi ketergantungan pada hewan coba. Proyek "Blue Print Human Brain" (BPHB) berpotensi merevolusi teknologi, kedokteran, neurosains, dan masyarakat di masa depan. BPHB merekonstruksi potongan-potongan otak danNmembangun otak virtual di suatu superkomputer. Tujuan utama BPHB adalah untuk membangun model virtual, yang secara biologis bersifat dinamik.
Komponen Sub Seluler Sel Saraf, bab 5, merupakan penjelasan holistik tentang struktur neuron, sintesis protein dalam jaringan saraf (neuron), jaringan penunjang (cytoskeleton neuron), regenerasi sistem saraf.
Interaksi antarsel amat penting dalam perkembangan organisme multisel; sel berkomunikasi antara sesamanya melalui interaksi molekul pada permukaannya. Neuron pengirim sinyal ke ujung akson disebut presinaptik, sedangkan neuron penerima sinyal disebut post-sinaptik. Selain neuron, sistem saraf pusat tersusun atas sel glial (glia), fungsinya: mendukung suplai nutrisi ke neuron, memelihara neuron dan melindungi akson, mempertahankan homeostasis jaringan saraf dengan cara mengatur osmolaritas cairan ekstraselular di sekitar neuron, membentuk mielin (sel Schwann mengandung lemak yang melindungi akson), menghancurkan sel patogen, mengeliminasi neuron yang mati, berpartisipasi dalam transmisi sinyal dengan memberikan petunjuk pada akson langsung ke sel-sel target.
Fisiologi Sistem Saraf, bab 6, uraian tentang: aktivitas saraf ditentukan oleh aksi potensial, organisasi dan sel saraf, organisasi struktural sistem saraf, sel-sel pada sistem saraf, klasifikasi neuron, sel neuroglial (glia), kelompok neuron, sistem saraf pusat (SSP) dan sistem saraf perifer (PNS).
Fokus SSP adalah otak dan medulla spinalis. Pembahasan otak, meliputi: perkembangan otak, lapisan pelindung, cairan serebrospinalis, serebrum, area fungsional korteks serebri, diensefalon, sistim limbik, otak tengah, pons, serebelum, medulla oblongata, formasi retikular. Pembahasan medulla spinalis, meliputi: fungsi medulla spinalis, struktur umum, struktur internal, traktus spinal.
PNS, meliputi: 12 pasang saraf kranial, 31 pasang saraf spinal, dan sistem saraf otonom (SSO). SSO merupakan sistem motorik eferen viseral. SSO memiliki dua divisi, yaitu: divisi simpatis dan parasimpatis. Neurotransmiter SSO: asetilkolin, norepinefrin.
Perkembangan dan Pertumbuhan Sistem Saraf, bab 7; menurut Taruna Ikrar, tujuan studi perkembangan sistem saraf (neurogenesis, neurodevelopment) untuk menggambarkan dasar perkembangan seluler otak serta memahami mekanisme yang mendasarinya. Sistem saraf berasal dari ektoderm atau lapisan terluar jaringan embrio.
Pada minggu ketiga usia embrio, neuroectoderm muncul dan membentuk lempeng saraf di sepanjang sisi embrio. Bagian paling anterior dari tabung saraf yang disebut telencephalon, mengembang cepat karena proliferasi sel, dan akhirnya membentuk otak, (otak manusia melakukan sebagian besar perkembangannya dalam 20 tahun pertama kehidupan. Secara umum, proses perkembangan saraf dapat dibagi menjadi dua mekanisme utama, yaitu: mekanisme independen dan dependen). Selama perkembangan embrio dalam fase awal, ektoderm menjadi diarahkan dalam pembentukan epidermis (kulit) dan jaringan saraf. Sisa dari ektoderm menimbulkan epidermis (kulit). Juga, pada usia ini, neural plate melipat keluar membentuk alur saraf. Pembentukan tabung saraf ektoderm disebut neurulasi.
Di akhir minggu keempat usia kehamilan, ujung terbuka tabung saraf (neuropores), akan menutup. Pada akhir keempat, bagian superior fleksi tabung saraf pada mesencephalon, berkembang ke prosencephalon, di bawahnya adalah rhombencephalon. Lalu optik vesikel berkembang menjadi saraf optik, retina, dan iris yang terbentuk di basal prosencephalon. Ektoderm mengikuti jalur standar untuk berkembang menjadi jaringan saraf. Migrasi neuronal adalah metode perjalanan perkembangan atau kelahiran neuron dari asalnya menuju posisi terakhirnya di otak. Caranya, dengan migrasi radial, tangensial, atau multipolar.
Kelangsungan hidup neuron diatur oleh faktor trofik, seperti: Nerve Growth Factor (NGF), CNTF, GDNF, dsb. Perkembangan di SSP, ditentukan oleh mediator pembentukan sinaps dan bersifat aktif dalam mengidentifikasi sinyal yang memediasi sinaptogenesis SSP tersebut. Riset imaging membuktikan bahwa dendrit sangat dinamis selama fase pengembangan dan sering memulai kontak dengan akson. Pembentukan sinaps di SSP berkorelasi dengan proses diferensiasi astrosit menunjukkan bahwa astrosit memungkinkan menjadi faktor sinaptogenik, namun identitas factor astrositik ini belum diketahui.
Aplikasi Neurosains dalam Kedokteran, bab 8, menguraikan tentang aplikasi kedokteran nuklir dalam neurosains, teknik imaging modern, klinis neurosains pada migrain dan parkinson. Pada neurosains, aplikasi digunakan dengan pelbagai peralatan canggih, seperti: MRI (Magnetic Resonances Imaging), MRI angiografi, MRI spektroskopi, PET (Positron Emission Tomography) scan, SPECT (single-photonemission computed tomography); dan semuanya itu sangat bermanfaat pada transplantasi seluler yang ditempatkan di otak, penggunaan nuklir sebagai obat molekuler, radiologi intervensi, radioisotope jenis nuklir.
Aplikasi Neurosains dan Kemajuan Biologi Modern, bab 9. Pada bagian ini ada uraian tentang neurobiologi. Neurobiologi adalah cabang neurosains, yang mempelajari unsur-unsur biologi sistem saraf. Cakupan neurobiologi antara lain pemanfaatan stem cell dalam neurosains, stem cell dalam bidang biologi, stem cell dan terapi sel. Ruang lingkup neorobiplogi semakin meluas tergantung pendekatannya seperti: molekuler, seluler, perkembangan pertumbuhan, struktural, fungsional, evolusi, komputasi, dan medis.
Dalam berbagai penelitian, terapi sel dengan menggunakan multi sel induk dewasa telah menunjukkan keberhasilan, hal ini dapat diaplikasikan untuk pengobatan penyakit degeratif pada manusia. Stem sel juga berpotensi mengatasi gangguan neurodegeneratif lainnya, seperti: penyakit Alzheimer, amyotrophic lateral sclerosis. Selain itu, aplikasi stem sel terpenting adalah regenerasi sel dan jaringan yang berpotensi terapi pelbagai penyakit yang selama ini sangat sulit disembuhkan.
Aplikasi Neurosains dan Brain Super Computer, bab 10. Menguraikan pemetaan otak manusia dan brain super computer. Kunci utama memahami manusia adalah dengan memahami otak. Di dalam otak terjadi proses berpikir, perasaan, imaginasi, kegembiraan, ketakutan, membuat keputusan, interaksi, dan semua aktivitas hidup dan kehidupan manusia. Oleh sebab itu, para pakar neurosains berusaha dan berjuang mengungkapkan misteri sirkuit pemetaan otak manusia. Upaya pemetaan sirkuit atau networking antar sel-sel saraf di otak tersebut, dalam rangka melakukan revolusi pada bidang teknologi informasi. Dengan demikian, akan memungkinkan, para ahli IT, merancang superkomputer, robot, sensor dan perangkat lain yang jauh lebih kuat, lebih cerdas.
Aplikasi Neurosains dalam Psikologi, bab 11. Pada bab ini, ada uraian lenkap tentang “kedekatan” neurosains dengan psikologi, misalnyan pada neuropsikologi, neuropsikologi eksperimental, neuropsikologi klinis, neuropsikologi-neuropsikiatri kognitif, koneksionisme, fungsional neuroimaging. Dalam pandangan klinis, psikologi bertujuan mempelajari, mengkaji, memahami, dan mengobati perilaku yang berkaitan langsung dengan fungsi otak; neuropsikologi mempelajari struktur-fungsi otak terkait proses psikologis-perilaku. Neuropsikologi menjembatani penerapan penelitian dengan fungsi dan disfungsi otak serta bagaimana hal itu mempengaruhi tubuh serta kepribadiannya. Neuropsikologi merupakan pengetahuan-pemahaman perilaku manusia, seperti: emosi yang ditinjau dalam konteks fisiologi otak serta kemampuan dalam aplikasinya dalam pengobatan individu yang mengalami gangguan psikologi.
Neuropsikologi klinis adalah penerapan pengetahuan neuropsikologi untuk penilaian neuropsikologis, pengobatan, dan rehabilitasi orang-orang yang telah menderita sakit atau cedera otak yang dapat menyebabkan masalah neurokognitif. Neuropsikologi kognitif berusaha untuk memahami fungsi berpikir-kerja otak dengan mempelajari fungsi otak pasien-pasien yang menderita cedera otak atau penyakit neurologis. Salah satu model fungsi neuropsikologi dikenal sebagai lokalisasi fungsional.
Neurosains Dalam Kehidupan Masyarakat, bab 12. Pada bagian ini, ada uraian yang cukup lengkap mengenai neuroekonomi, neurosains masyarakat (neurokomuniti), neuroleadership, neuro-arts, neuroestetika, dan neurodesigner, dan lain sebagainya. Misalnya, Neurosains kognitif, menjelaskan proses kesadaran mencapai tingkatan pemahaman; bagaimana otak membuat keputusan dan menghasilkan tindakan; ditemukan empat penilaian utama, yaitu: pilihan, gerakan, keputusan, aksi.
Neurofisiologi mampu “menggambarkan” proses otak saat manusia membuat keputusan dan memilih di antara alternatif dengan memproduksi gerakan tertentu.
Neurosains dan seni memiliki banyak kesamaan, yang terlihat dari ciri kedua bidang tersebut dalam konteks imajinatif, subyektif, kontroversial, bersifat ilmiah. Prinsip dasar psikologi persepsi, biologi evolusioner, defisit neurologis, dan mempelajari anatomi dan fungsional otak dalam rangka memahami evolusi keindahan merupakan esensi seni.
Neurosains terkait fashion desain. Neurosains memprediksi jenis pakaian sesuai musim, khususnya dipandang dari segi neurobiologi terhadap kebutuhan tubuh. Sebab, mode, musiman dari mode adalah peristiwa otak yang terkait kebutuhan biologi-psikologi masyarakat luas. Hal lainnya, terkait fashion desain, adalah kecenderungan minat masyarakat pada warna-warni, sebagai manifestasi integral dari seni berpakaian, berbudaya, dan juga hubungannya dengan kesehatan, baik fisik maupun psikis.
====
Dari serpihan-serpihan Ilmu Neurosains Modern (INM) di atas, secara umum Taruna Ikrar ingin menunjukkan, kepada publik atau pembaca, bahwa Otak, dengan segala kapasitas di dalamnya, merupakan sesuatu yang masih misteri, namun bisa dipelajari melalui pendekatan berbagai disiplin ilmu serta keilmuan. Lebih daripada itu, melalui INM, ternyata "perkara studi otak" bukan sekedar berhubungan dengan waras dan tak waras, kanker otak, atau pun geger otak, melainkan menyangkut semua aspek hidup dan kehidupan manusia. Dengan demikian, cepat atau lambat, menurut saya, pada masanya nanti, Neurosains akan menjadi kiblat utama dan paling mendasar dalam dunia pendidikan, keilmuan, dalam rangka membangun serta memperbaiki kualitas hidup dam kehidupan manusia secara pribadi maupun kelompok, iptek, ekonomi, politik, olahraga dan lain sebagainya.
Tentang Penulis
Prof. Dokter Taruna Ikrar, M.D., M.Pharm., Ph.D. Lahir di Makasar, 15 April 1969 dari pasangan (Alm) Abubakar dan Hasnah Lawani; anak ke-5 dari 10 bersaudara. Tahun 1997, meraih gelar dokter dari Universitas Hasanuddin, Makassar; 2003, Master Farmakologi dari Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia, Jakarta; 2008, meraih gelar Philosophy of Doctor di School of Medicine, Niigata University, Japan; 2010, menyelesaikan Postdoctoral Scholar di Departmental of Neurosciences, University of California, USA. Saat ini sebagai Senior Specialist dan PenelitiUtama, pada Department Interdisciplinary of Neurosciences, di Universitas California, Amerika Serikat. dan Juga Direktur Brain Circulation Institute of Indonesia (BCII), Surya University
Sumber:
http://www.kompasiana.com/opajappy/neurosains-menelusuri-misteri-otak-manusia_569670a73eafbd59098b4571
atau:
http://www.icmi.or.id/blog/2016/01/neurosains-menelusuri-misteri-otak-manusia
Berita Lainnya
- Kemanjuran Stem Cell dalam pengobatan Modern
- B’ROANG 2016 (BioNeuro Berpetualang)
- Kisah inspiratif: “SANG PELOPOR: ILMUWAN KEDOKTERAN PENAKLUK 3 BENUA”
- Liputan Media: Ikrar Taruna “Disandera” Negeri Paman Sam
- Riset Terkait Analisis Sequence DNA, Mahasiswa Surya University Gandeng Puslabfor Bareskrim Mabes Polri