Bukti menunjukkan otak manusia telah memiliki panduan yang tersusun sebelumnya untuk memahami dunia

• Poin utama:
  • Tim peneliti UC Santa Cruz menganalisis aktivitas listrik paling awal pada otak manusia dengan memanfaatkan organoid otak (otak mini).
  • Mereka membuktikan bahwa bahkan tanpa pengalaman sensorik eksternal, sel-sel otak membentuk sirkuit terstruktur sendiri (sistem operasi awal).
  • Temuan ini menyediakan landasan penting untuk mengungkap penyebab gangguan perkembangan saraf, menganalisis dampak zat beracun dari lingkungan, dan mengembangkan terapi baru.

---

Pendahuluan

• Menjelajahi jawaban atas pertanyaan filosofis dan ilmiah yang sudah lama ada tentang kapan manusia mulai membentuk pemikiran dan apakah otak tersusun secara bawaan.
• Untuk mengatasi keterbatasan sulitnya mengamati langsung proses perkembangan otak janin yang terlindungi di dalam rahim, tim peneliti menggunakan organoid, yaitu model jaringan otak yang dikultur di laboratorium.

Pembahasan

Organoid menunjukkan proses perkembangan otak murni ketika input eksternal dikesampingkan.

• Metodologi penelitian: Pada organoid, yaitu jaringan 3D yang dibuat dengan membiakkan sel punca manusia, dipasang chip microelectrode array berbasis CMOS, lalu aktivitas listrik neuron tunggal diukur secara presisi melalui ribuan penguat mikro.
• Keunggulan eksperimental: Karena organoid terpisah dari organ tubuh maupun input sensorik eksternal (penglihatan, pendengaran, dan lain-lain), model ini sangat ideal untuk mengamati secara mandiri proses self-assembly antarsel dan pembentukan sirkuit awal.

Otak menjalankan 'default mode' yang dirancang secara genetik sebelum pengalaman sensorik.

• Penemuan pola terstruktur: Pada tahap awal perkembangan (setara beberapa bulan pertama setelah lahir), meskipun tidak ada rangsangan eksternal, sel-sel otak secara spontan memancarkan sinyal listrik dengan pola temporal (sequence) yang tidak acak.
• Cetak biru evolusioner: Pola awal ini mirip dengan 'default mode' otak, yang menunjukkan bahwa otak manusia secara bawaan memiliki peta dasar (map) atau sistem operasi (operating system) untuk menjelajahi dan berinteraksi dengan dunia.

Kesimpulan

• Penerapan pada riset penyakit dan toksisitas: Dengan memahami proses pengaturan diri awal pada otak, tersedia dasar untuk menangkap lebih dini tanda-tanda patologis gangguan perkembangan saraf.
• Memberikan solusi medis: Diharapkan temuan ini membantu menganalisis secara presisi dampak zat beracun seperti pestisida atau mikroplastik terhadap perkembangan otak, dan berdasarkan itu berkontribusi pada pengembangan terapi obat yang lebih murah dan efisien serta alat penyuntingan gen.