Isi
- Apa Itu Pemetaan Otak?
- Pendanaan Riset Mendukung BRAIN Initiative
- Tujuan Utama Proyek BRAIN
- Pro dan Kontra Proyek Pemetaan Otak
Apa Itu Pemetaan Otak?
Berhenti sejenak untuk memikirkan otak. Ini mungkin berisi 100 miliar sel. Setiap sel, yang disebut neuron, dapat terhubung ke puluhan ribu sel otak lainnya.
Jaringan ini mendukung fungsi yang tidak terpisahkan dalam kehidupan kita. Tanpa otak yang berfungsi minimal, sebagian besar akan setuju, tidak ada kehidupan yang berarti. Sains telah berusaha untuk menerangi bagian paling vital dari organ kita ini.
Sejarah Pemetaan Otak
Memahami otak bukan sebagai organ tunggal yang seragam, tetapi sebagai satu bagian yang terdiri dari wilayah-wilayah terpisah adalah konsep yang telah ada selama lebih dari 100 tahun. Pada tahun 1909, Korbinian Brodmann menulis sebuah makalah yang menggambarkan peta korteks serebral, membagi permukaan otak menjadi 43 area. Dia memisahkan daerah ini berdasarkan spesimen jaringan otak yang dipotong tipis yang menunjukkan pola pewarnaan sel tubuh yang berbeda. Arsitektur sel dapat digunakan untuk membagi otak menjadi beberapa area berbeda.
Upaya Brodmann sangat berpengaruh. Mengkorelasikan struktur anatomi dengan fungsi otak sangatlah unik. Ini memungkinkan kerangka kerja untuk dikembangkan yang mencoba menghubungkan kerusakan pada struktur tertentu dengan hilangnya fungsi secara konsisten. Peta awalnya masih membantu ahli saraf untuk melokalisasi temuan pada pencitraan otak, seperti yang mungkin diperoleh dalam pengaturan stroke, cedera traumatis, atau tumor.
Pemetaan Otak Hari Ini
Sama seperti peta lain yang dapat disempurnakan seiring waktu, penelitian lebih lanjut telah memperluas pemahaman kita tentang pengaturan topografi jaringan otak. Proyek Peta Aktivitas Otak dibuat untuk mempromosikan kemajuan semacam itu. Proyek ini diperjuangkan pada konferensi yang diselenggarakan oleh Miyoung Chun dari The Kavli Foundation di London pada September 2011.
Ilmuwan terus memajukan pemahaman tentang struktur otak.
Pada tahun 2016, otak dibagi lagi menjadi 180 bidang terpisah yang menunjukkan perbedaan yang jelas dalam struktur, fungsi, dan konektivitas-97 area termasuk yang dijelaskan untuk pertama kalinya.
Peta yang lebih baru ini dibuat dengan menggunakan teknik magnetic resonance imaging (MRI), termasuk MRI fungsional (fMRI), yang mengukur aliran darah sebagai respons terhadap tugas mental yang berbeda (sangat spesifik).
Jenis pemetaan ini melibatkan gerakan perlahan melintasi permukaan otak sampai perubahan signifikan terlihat pada dua atau lebih properti independen, membantu menggambarkan batas pada peta. Meskipun jumlah area mungkin konsisten, ukurannya bervariasi dari individu ke individu. Perbedaan ini penting untuk membedakan kemampuan kognitif dan kreatif serta potensi risiko penyakit terkait otak seperti Alzheimer, Parkinson, dan bahkan depresi.
Membagi otak menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dapat membantu ahli saraf untuk menghargai cara kerjanya secara keseluruhan. Namun, pengukuran tunggal mungkin terbukti tidak lengkap, memberikan pandangan yang menyesatkan tentang otak dan fungsinya.
Pemetaan juga menjelaskan sedikit tentang biokimia yang menjadi fondasi. Ini juga mungkin gagal untuk menjelaskan peran kelompok kecil, atau bahkan neuron tunggal yang penting. Seiring kemajuan teknologi, upaya pemetaan berulang mungkin diperlukan.
Di luar perbedaan struktural yang terlihat pada tingkat sel, dimungkinkan untuk mengatur jaringan otak berdasarkan aktivitas dan interkoneksinya. Dengan dukungan politik dan ekonomi, proyek ini dilipat menjadi Inisiatif BRAIN yang lebih luas.
Pendanaan Riset Mendukung BRAIN Initiative
Mengurai kerumitan otak membutuhkan tingkat kerja sama yang hampir belum pernah terjadi sebelumnya dalam komunitas ilmiah, kemauan untuk bekerja sama melintasi perbedaan geopolitik, dan pengumpulan sumber daya dalam kemitraan publik-swasta global.
Awalnya dijuluki Peta Aktivitas Otak, Inisiatif Riset Otak melalui Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) diluncurkan oleh Presiden Barack Obama di Amerika Serikat pada 2 April 2013.
The BRAIN Initiative bercita-cita untuk memetakan fungsi ratusan ribu neuron secara bersamaan, karena mereka berfungsi dengan kecepatan pemikiran sekilas.
Sebelum meninjau aspirasi proyek ini, penting untuk diketahui bahwa orang Amerika tidak sendirian dalam upaya ini.
Faktanya, proyek BRAIN bergabung dengan inisiatif global lainnya yang merupakan bagian dari dorongan global untuk lebih memahami cara kerja bagian dalam otak. Pada 19 September 2016, Inisiatif Otak Internasional diluncurkan pada pertemuan yang mendampingi Sidang Umum Perserikatan Bangsa-Bangsa. National Sleep Foundation dan National Institute of Health (NIH) di AS telah berkomitmen sumber daya untuk mengembangkan dan mendukung proyek tersebut.
Di luar pengembangan rencana terperinci untuk memandu penelitian ilmiah yang diperlukan - termasuk jadwal, pencapaian, dan perkiraan biaya - dukungan keuangan harus diperoleh dan dipertahankan. Proyek Pemetaan Otak, dan Inisiatif OTAK yang lebih luas, pada awalnya didanai dengan lebih dari $ 100 juta dan diperkirakan akan menelan biaya miliaran dolar selama lebih dari satu dekade.
Di luar dana penelitian publik, upaya pribadi dalam pemetaan otak dinamis telah mencakup:
- Institut Allen untuk Ilmu Otak di Seattle (menghabiskan $ 60 juta setiap tahun selama 4 tahun)
- Howard Hughes Medical Institute di Virginia (menghabiskan setidaknya $ 30 juta setiap tahun)
- Kavli Foundation di Oxnard, California (menghabiskan $ 4 juta setiap tahun selama sepuluh tahun)
- Salk Institute for Biological Studies di San Diego (berkomitmen $ 28 juta untuk upaya)
Inisiatif penelitian kolaboratif publik-swasta pada akhirnya memiliki tujuan untuk mendukung pengembangan teknologi inovatif yang dapat menciptakan pemahaman yang dinamis tentang fungsi otak.
Tujuan Utama Proyek BRAIN
Misi BRAIN Initiative yang lebih luas adalah "untuk memperdalam pemahaman tentang cara kerja batin manusia dan untuk meningkatkan cara kita menangani, mencegah, dan menyembuhkan gangguan otak". Untuk mencapai ini, teknologi baru harus dikembangkan untuk mengeksplorasi bagaimana sel-sel otak dan sirkuit berinteraksi, yang pada akhirnya mengungkap hubungan kompleks antara fungsi dan perilaku otak.
Ada beberapa tujuan utama dari proyek ini, dan ada banyak cara untuk mewujudkannya dalam dekade mendatang.
- Teknologi neuroteknologi canggih: Dukungan finansial dari penelitian yang menjanjikan akan mengarah pada perkembangan pesat teknologi yang tidak hanya membantu kita untuk memahami dasar-dasar otak, tetapi juga bagaimana mendiagnosis dan mengobati gangguan yang mempengaruhinya. Inovasi, terobosan ilmiah, dan kemajuan perangkat akan membutuhkan tim insinyur dan ahli saraf multidisiplin.
- Memfasilitasi pencitraan dinamis: Jika pencitraan otak saat ini seperti membolak-balik tumpukan foto, teknologi yang lebih baru akan menghasilkan gambar yang dinamis, seperti menonton fungsi otak secara real-time. Teknologi pencitraan harus canggih untuk memvisualisasikan fungsi-fungsi ini pada resolusi yang lebih tinggi di berbagai skala ruang dan waktu.
- Jelajahi fungsi otak: Otak bukanlah organ statis; ia secara aktif merekam, memproses, menyimpan, mengambil, dan menggunakan sejumlah besar informasi hampir secara instan. Untuk memahami kapasitas ini, otak harus diselidiki secara real-time dengan berbagai modalitas potensial, banyak di antaranya saat ini tidak ada.
- Tautkan perilaku ke fungsi: Manifestasi luar dari fungsi otak diamati sebagai perilaku. Yang lebih rumit adalah berbagai cara seseorang dapat diperhatikan untuk berperilaku. Dengan penggunaan model komputasi tingkat lanjut, dimungkinkan untuk mengungkap pola dan model pionir ini untuk meningkatkan perilaku yang diinginkan.
- Tingkatkan aplikasi konsumen: Perangkat medis yang berinteraksi dengan jaringan otak dapat sangat mempengaruhi kehidupan kita di masa depan, dan regulasi harus meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan konsumen. Membawa teknologi ini kepada konsumen dengan memperhatikan keamanan dan efektivitas adalah kunci seiring kemajuan bidang ini.
Pro dan Kontra Proyek Pemetaan Otak
Sepertinya ada peluang tanpa batas dan potensi tak terbatas di bidang ilmu saraf. Saat kita memajukan pengetahuan tentang otak, kita memperoleh pemahaman yang mendalam tentang apa artinya menjadi manusia. Namun, Proyek Pemetaan Otak mungkin memiliki beberapa kelemahan potensial.
- Uang habis: Sebuah proyek besar seperti ini dapat menyedot dukungan keuangan dan perhatian dari hal-hal lain yang bermanfaat. Pendanaan ini dapat dipotong secara tiba-tiba oleh pemerintah atau lembaga nirlaba.
- Perbedaan prioritas penelitian: Tidak semua ilmuwan memiliki fokus yang sama. Ketika mereka dipaksa untuk mencari dukungan finansial, ini dapat membuat mereka menjauh dari kekuatan mereka. Pertimbangan etis juga dapat membatasi kerja sama, karena tidak semua ilmuwan akan berpartisipasi dalam penelitian primata, misalnya.
- Konflik dan kurangnya konsensus: Dalam mencari kebenaran ilmiah, jalan ke depan tidak selalu jelas. Kepribadian yang kuat dikombinasikan dengan perbedaan pendapat dapat menyebabkan konflik hipotesis dan prioritas penelitian. Kurangnya konsensus di antara para ahli ini bisa menimbulkan perselisihan.
- Mengabaikan kontribusi dari negara kecil: Meskipun negara-negara industri mungkin menyumbang $ 300 juta dalam pendanaan penelitian, negara-negara berkembang mungkin tidak dapat mengajukan klaim serupa dalam proyek tersebut. Ini dapat diimbangi dengan memberikan kontribusi pasien, organisme model, dan teknologi yang terjangkau - tetapi hanya jika ada kursi yang ditawarkan di meja.
- Ilmu dasar vs. teknologi terapan: Beberapa pengetahuan ilmiah hanya diperoleh dengan tujuan mulia untuk memajukan pengetahuan. Insentif finansial, dan kemampuan untuk menciptakan teknologi terapan yang dapat menguntungkan, dapat menjadi ujung fokus usaha tersebut.
- Mengintegrasikan sumber daya yang ada: Proyek ini dibangun di atas pekerjaan sebelumnya, dan harus menemukan cara untuk mengintegrasikan Proyek Penghubung Manusia AS (berfokus pada pemetaan koneksi struktural dan fungsional otak), Proyek Otak Manusia Uni Eropa (berfokus pada ilmu dasar tentang cara kerja otak) ), dan program CBRAIN Kanada (berfokus pada penciptaan teknologi yang dapat diterapkan pada pengobatan), di antara upaya-upaya sebelumnya.
Untungnya, ada banyak harapan dan alasan untuk berharap proyek ini terus berlanjut. Pemetaan otak pada akhirnya akan mengintegrasikan beberapa pengukuran, termasuk:
- Ketebalan kortikal
- Fungsi otak
- Konektivitas antar wilayah
- Organisasi topografi sel
- Kadar mielin (isolasi lemak yang mempercepat pensinyalan saraf)
Upaya penelitian yang menyatukan, memungkinkan tim untuk berkolaborasi dan bertukar informasi, untuk mengejar tujuan spesifik di bawah bendera Proyek Pemetaan Otak akan memungkinkan kemajuan substansial dalam ilmu saraf.
Sebuah Kata Dari Sangat Baik
Proyek Pemetaan Otak mewakili komitmen luar biasa untuk mendanai kemajuan dalam pemahaman kita tentang korelasi antara struktur dan fungsi di dalam otak. Mikroskop yang kuat, sumber daya superkomputer, dan alat pemetaan otak universal akan memungkinkan para ilmuwan untuk mempercepat penemuan. Kemajuan ini mungkin terbukti memungkinkan peningkatan kesehatan otak bagi semua umat manusia, tetapi hanya jika pendanaan dan kerja sama dipertahankan.