Otak manusia: Perbedaan antara revisi

Otak dilindungi oleh tengkorak, tersuspensi dalam cairan serebrospinal, dan diisolasi dari aliran darah oleh sawar darah - otak. Otak masih rentan terhadap kerusakan, penyakit, dan infeksi. Kerusakan bisa disebabkan oleh trauma, atau hilangnya suplai darah yang dikenal sebagai stroke. Otak rentan terhadap gangguan degeneratif, seperti penyakit Parkinson, demensia termasuk penyakit Alzheimer, dan multiple sclerosis. Kondisi kejiwaan, termasuk skizofrenia dan depresi klinis, dianggap berhubungan dengan disfungsi otak. Otak juga bisa menjadi tempat tumor, baik jinak maupun ganas. Neuroanatomi adalah ilmu yang mempelajari tentang anatomi otak, sedangkan [[ilmu saraf]] adalah ilmu yang mempelajari fungsi otak.

perkembanganPerkembangan pertama sistem saraf pada hewan (atau metazoa) merupakan awal dari evolusi sistem saraf . Neuron berkembang sebagai sel pensinyalan listrik khusus pada hewan multiseluler, mengadaptasi mekanisme potensial aksi yang ada pada eukariota bersel tunggal dan kolonial yang motil. Banyak sistem primitif, seperti yang ditemukan pada protozoa kompleks, menggunakan pensinyalan non-listrik untuk motilitas dan aspek lain yang diperlukan untuk kelangsungan hidup. Data menunjukkan bahwa sistem ini, yang menggunakan gradien kimiawi untuk pengiriman pesan, berevolusi menjadi sel pensinyalan listrik.

Neokorteks adalah Area otak dengan jumlah perubahan evolusioner terbesar. Pada [[reptil]] dan ikan, area ini disebut pallium, dan lebih kecil serta lebih sederhana dibandingkan dengan massa tubuh daripada yang ditemukan pada mamalia. Menurut penelitian, otak besar pertama kali berkembang sekitar 200 juta tahun lalu. Ini bertanggung jawab atas fungsi kognitif yang lebih tinggi, misalnya, bahasa, pemikiran, dan bentuk pemrosesan informasi terkait. Ini juga bertanggung jawab untuk memproses input sensorik (bersama dengan talamus, bagian dari sistem limbik yang bertindak sebagai router informasi). Sebagian besar fungsinya ada di bawah sadar, yaitu tidak tersedia untuk diperiksa atau diintervensi oleh pikiran sadar. Neokorteks adalah elaborasi, atau perkembangan, dari struktur dalam sistem limbik, yang terintegrasi dengan erat.<ref>{{Cite book|last=Larsen|first=William J.|date=2001|url=https://www.worldcat.org/oclc/47194000|title=Human embryology|location=New York|publisher=Churchill Livingstone|isbn=0-443-06583-7|edition=3rd ed|others=Lawrence S. Sherman, S. Steven Potter, William J. Scott|oclc=47194000}}</ref>

Beberapa filum hewan telah mengalami pembesaran otak besar-besaran melalui evolusi (misalnya [[vertebrata]] dan [[Sefalopoda|cephalopoda]], keduanya mengandung banyak garis keturunan di mana otak tumbuh melalui [[evolusi]]) tetapi sebagian besar kelompok hewan hanya terdiri dari spesies dengan otak yang sangat kecil. Perbedaan ini disebabkan oleh vertebrata dan neuron cephalopoda telah mengembangkan cara komunikasi yang mengatasi masalah skalabilitas jaringan saraf sementara sebagian besar kelompok hewan tidak. Mereka berpendapat bahwa alasan mengapa jaringan saraf tradisional gagal meningkatkan fungsinya ketika ditingkatkan adalah karena pemfilteran berdasarkan probabilitas yang diketahui sebelumnya menyebabkan bias seperti ramalan yang terpenuhi dengan sendirinya yang menciptakan bukti statistik palsu yang memberikan pandangan dunia yang sepenuhnya salah dan bahwa akses acak dapat diatasi. Masalah ini dan memungkinkan otak untuk ditingkatkan ke refleks terkondisi yang lebih diskriminatif pada otak yang lebih besar yang mengarah pada kemampuan pembentukan pandangan dunia baru pada ambang tertentu. Dijelaskan dengan pengacakan yang memungkinkan seluruh otak pada akhirnya mendapatkan akses ke semua informasi melalui banyak perubahan meskipun akses hak istimewa instan secara fisik tidak mungkin. Mereka mengutip bahwa neuron vertebrata mengirimkan kapsul mirip virus yang berisi RNA yang terkadang dibaca di neuron yang ditularkan dan terkadang diteruskan lebih jauh tanpa terbaca yang menciptakan akses acak, dan bahwa neuron cephalopoda membuat protein berbeda dari gen yang sama yang menunjukkan mekanisme lain. untuk pengacakan informasi terkonsentrasi di neuron, keduanya membuatnya secara evolusioner layak untuk meningkatkan otak.<ref>{{Cite journal|last=Chen|first=Wei|last2=Qin|first2=Chuan|date=2015-05-22|title=General hallmarks of microRNAs in brain evolution and development|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4615839/|journal=RNA Biology|volume=12|issue=7|pages=701–708|doi=10.1080/15476286.2015.1048954|issn=1547-6286|pmc=4615839|pmid=26000728}}</ref>

Bruce Lahn, penulis senior di Howard Hughes Medical Center di Universitas Chicago dan rekannya telah menyatakan bahwa ada gen spesifik yang mengontrol ukuran otak manusia. Gen-gen ini terus berperan dalam evolusi otak, menyiratkan bahwa otak terus berkembang. Studi tersebut dimulai dengan para peneliti menilai 214 gen yang terlibat dalam perkembangan otak. Gen tersebut didapat dari manusia, kera, tikus. Lahn dan peneliti lain mencatat titik-titik dalam urutan DNA yang menyebabkan perubahan protein. Perubahan DNA ini kemudian diskalakan ke waktu evolusi yang dibutuhkan untuk terjadinya perubahan tersebut. Data menunjukkan gen di otak manusia berevolusi jauh lebih cepat daripada spesies lain. Setelah bukti genom ini diperoleh, Lahn dan timnya memutuskan untuk menemukan gen atau gen spesifik yang memungkinkan atau bahkan mengendalikan evolusi yang cepat ini. Dua gen ditemukan untuk mengontrol ukuran otak manusia saat berkembang. Gen-gen tersebut adalah Microcephalin (MCPH1) dan Abnormal Spindle-like Microcephaly (ASPM). Para peneliti di Universitas Chicago dapat menentukan bahwa di bawah tekanan seleksi, kedua gen ini menunjukkan perubahan urutan DNA yang signifikan. Studi awal Lahn menunjukkan bahwa Microcephalin mengalami evolusi yang cepat di sepanjang garis keturunan primata yang pada akhirnya menyebabkan munculnya Homo sapiens. Setelah kemunculan manusia, Microcephalin tampaknya menunjukkan laju evolusi yang lebih lambat. Sebaliknya, ASPM menunjukkan evolusi paling cepatnya di tahun-tahun terakhir evolusi manusia setelah perbedaan antara simpanse dan manusia telah terjadi.<ref>{{Cite journal|last=Dorus|first=Steve|last2=Vallender|first2=Eric J.|last3=Evans|first3=Patrick D.|last4=Anderson|first4=Jeffrey R.|last5=Gilbert|first5=Sandra L.|last6=Mahowald|first6=Michael|last7=Wyckoff|first7=Gerald J.|last8=Malcom|first8=Christine M.|last9=Lahn|first9=Bruce T.|date=2004-12-29|title=Accelerated Evolution of Nervous System Genes in the Origin of Homo sapiens|url=https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(04)01143-2|journal=Cell|language=English|volume=119|issue=7|pages=1027–1040|doi=10.1016/j.cell.2004.11.040|issn=0092-8674|pmid=15620360}}</ref>

Setiap rangkaian gen mengalami perubahan spesifik yang mengarah pada evolusi manusia dari kerabat leluhur. Untuk menentukan perubahan ini, Lahn dan rekan-rekannya menggunakan urutan DNA dari beberapa primata lalu membandingkan dan membedakan urutan tersebut dengan manusia. Mengikuti langkah ini, para peneliti secara statistik menganalisis perbedaan utama antara DNA primata dan manusia untuk sampai pada kesimpulan, bahwa perbedaan tersebut disebabkan oleh seleksi alam. Perubahan sekuens DNA dari gen-gen ini terakumulasi untuk menghasilkan keunggulan kompetitif dan kesesuaian yang lebih tinggi yang dimiliki manusia dalam kaitannya dengan primata lain. Keunggulan komparatif ini digabungkan dengan ukuran otak yang lebih besar yang pada akhirnya memungkinkan pikiran manusia memiliki kesadaran kognitif yang lebih tinggi. <ref>{{Cite journal|last=Evans|first=Patrick D.|last2=Gilbert|first2=Sandra L.|last3=Mekel-Bobrov|first3=Nitzan|last4=Vallender|first4=Eric J.|last5=Anderson|first5=Jeffrey R.|last6=Vaez-Azizi|first6=Leila M.|last7=Tishkoff|first7=Sarah A.|last8=Hudson|first8=Richard R.|last9=Lahn|first9=Bruce T.|date=2005-09-XX|title=Microcephalin, a Gene Regulating Brain Size, Continues to Evolve Adaptively in Humans|url=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2005Sci...309.1717E/abstract|journal=Science|language=en|volume=309|issue=5741|pages=1717–1720|doi=10.1126/science.1113722|issn=0036-8075}}</ref>

melaluiMelalui bukti langsung dalam bentuk fosil adalah salah satu cara yang menonjol untuk melacak evolusi otak manusia. Sejarah evolusi otak manusia menunjukkan terutama otak yang secara bertahap lebih besar relatif terhadap ukuran tubuh selama jalur evolusi dari primata awal ke hominid dan akhirnya ke [[Homo sapiens]]. Karena jaringan otak yang membatu jarang terjadi, pendekatan yang lebih andal adalah mengamati karakteristik anatomi tengkorak yang menawarkan wawasan tentang karakteristik otak. Salah satu metode tersebut adalah dengan mengamati gips endokranial (juga disebut sebagai endocast). Endocast terjadi ketika, selama proses fosilisasi, otak memburuk, meninggalkan ruang yang diisi oleh materi sedimen di sekitarnya dari waktu ke waktu. Gips ini, memberikan jejak pada lapisan rongga otak, yang memungkinkan visualisasi dari apa yang ada di sana. Pendekatan ini, bagaimanapun, terbatas pada informasi apa yang dapat dikumpulkan. Informasi yang diperoleh dari endocast terutama terbatas pada ukuran otak (kapasitas kranial atau volume endokranial), sulkus dan gyri yang menonjol, dan ukuran lobus atau daerah dominan otak. Meskipun endocast sangat membantu dalam mengungkap anatomi otak yang dangkal, endocast tidak dapat mengungkapkan struktur otak, terutama di area otak yang lebih dalam. Dengan menentukan metrik skala kapasitas tengkorak yang berkaitan dengan jumlah total neuron yang ada pada primata, dimungkinkan juga untuk memperkirakan jumlah neuron melalui bukti fosil.<ref>{{Cite journal|last=Boddy|first=A. M.|last2=McGOWEN|first2=M. R.|last3=Sherwood|first3=C. C.|last4=Grossman|first4=L. I.|last5=Goodman|first5=M.|last6=Wildman|first6=D. E.|date=2012|title=Comparative analysis of encephalization in mammals reveals relaxed constraints on anthropoid primate and cetacean brain scaling|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1420-9101.2012.02491.x|journal=Journal of Evolutionary Biology|language=en|volume=25|issue=5|pages=981–994|doi=10.1111/j.1420-9101.2012.02491.x|issn=1420-9101}}</ref>

Terlepas dari keterbatasan endocast, mereka dapat dan memang memberikan dasar untuk memahami evolusi otak manusia, yang menunjukkan otak yang secara bertahap lebih besar. Sejarah evolusi otak manusia menunjukkan terutama otak yang secara bertahap lebih besar relatif terhadap ukuran tubuh selama jalur evolusi dari primata awal hingga hominin dan akhirnya ke Homo sapiens. Tren yang mengarah pada ukuran otak manusia saat ini menunjukkan bahwa telah terjadi peningkatan ukuran 2-3 faktor selama 3 juta tahun terakhir. Hal ini dapat divisualisasikan dengan data terkini tentang evolusi hominin, dimulai dengan [[Australopithecus]] sekelompok [[Hominini|hominin]] yang kemungkinan merupakan keturunan manusia.<ref>{{Cite book|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/9781444342499.ch1|title=Wiley-Blackwell Encyclopedia of Human Evolution|publisher=John Wiley & Sons, Ltd|isbn=978-1-4443-4249-9|pages=1–63|language=en|doi=10.1002/9781444342499.ch1}}</ref>

Ukuran massa atau volume otak, yang dilihat sebagai kapasitas tengkorak, atau bahkan ukuran otak relatif, yaitu massa otak yang dinyatakan sebagai persentase massa tubuh, bukanlah ukuran kecerdasan, penggunaan, atau fungsi daerah otak. Total neuron, bagaimanapun, juga tidak menunjukkan peringkat yang lebih tinggi dalam kemampuan kognitif. Gajah memiliki jumlah neuron total yang lebih tinggi (257 miliar), dibandingkan dengan manusia (100 miliar). Ukuran otak relatif, massa keseluruhan, dan jumlah total neuron hanyalah beberapa metrik yang membantu para ilmuwan mengikuti tren evolusi peningkatan rasio otak ke tubuh melalui filogeni hominin.<ref>{{Cite journal|last=Herculano-Houzel|first=Suzana|last2=Avelino-de-Souza|first2=Kamilla|last3=Neves|first3=Kleber|last4=Porfírio|first4=Jairo|last5=Messeder|first5=Débora|last6=Mattos Feijó|first6=Larissa|last7=Maldonado|first7=José|last8=Manger|first8=Paul R.|date=2014-06-12|title=The elephant brain in numbers|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4053853/|journal=Frontiers in Neuroanatomy|volume=8|doi=10.3389/fnana.2014.00046|issn=1662-5129|pmc=4053853|pmid=24971054}}</ref>