‘Kebisingan Latar Belakang’ Otak Mungkin Berarti Bagaimanapun


Saat tidur Simposium penelitian pada Januari 2020, Janna Lendner mempresentasikan temuan yang mengisyaratkan cara untuk melihat aktivitas otak orang untuk tanda-tanda batas antara terjaga dan tidak sadar. Untuk pasien yang koma atau di bawah anestesi, sangat penting bagi dokter untuk membuat perbedaan itu dengan benar. Namun, melakukan hal itu lebih sulit daripada kedengarannya, karena ketika seseorang berada dalam kondisi tidur REM (rapid-eye movement) dalam mimpi, otak mereka menghasilkan gelombang otak yang biasa dan berosilasi dengan lancar seperti saat mereka bangun.

Lendner berargumen, bahwa jawabannya bukan pada gelombang otak biasa, melainkan pada aspek aktivitas saraf yang biasanya diabaikan oleh para ilmuwan: suara latar yang tidak menentu.

Beberapa peneliti tampak tidak percaya. “Mereka berkata, ‘Jadi, Anda memberi tahu saya bahwa ada, seperti, informasi dalam kebisingan?’” Kata Lendner, seorang residen anestesiologi di University Medical Center di Tübingen, Jerman, yang baru saja menyelesaikan postdoc di University of California , Berkeley. “Saya bilang iya. Suara seseorang adalah sinyal orang lain. ‘”

Lendner adalah salah satu dari semakin banyak ilmuwan saraf yang diberi energi oleh gagasan bahwa kebisingan dalam aktivitas listrik otak dapat menyimpan petunjuk baru tentang cara kerja bagian dalamnya. Apa yang dulunya dipandang sebagai padanan neurologis dari statik televisi yang menjengkelkan mungkin memiliki implikasi yang mendalam bagi cara para ilmuwan mempelajari otak.

Orang-orang skeptis biasa memberi tahu ahli saraf Bradley Voytek bahwa tidak ada yang berharga untuk dipelajari dalam ciri-ciri aktivitas otak yang berisik ini. Tetapi studinya sendiri tentang perubahan kebisingan listrik seiring bertambahnya usia, serta literatur sebelumnya tentang tren statistik dalam aktivitas otak yang tidak teratur, meyakinkannya bahwa mereka melewatkan sesuatu. Jadi dia menghabiskan bertahun-tahun bekerja untuk membantu para ilmuwan memikirkan kembali data mereka.

“Tidaklah cukup untuk berdiri di depan sekelompok ilmuwan dan berkata, ‘Hei, saya pikir kita telah melakukan sesuatu yang salah,’” kata Voytek, seorang profesor ilmu kognitif dan ilmu data di University of California, San. Diego. “Anda harus memberi mereka alat baru untuk melakukan sesuatu” secara berbeda atau lebih baik.

Bradley Voytek, seorang profesor ilmu kognitif dan ilmu data di University of California, San Diego, membantu menarik perhatian pada pentingnya aktivitas aperiodik di otak dengan mengembangkan perangkat lunak untuk mempelajarinya.Foto: Jessica Voytek

Bekerja sama dengan ahli saraf di UC San Diego dan Berkeley, Voytek mengembangkan perangkat lunak yang mengisolasi osilasi biasa — seperti gelombang alfa, yang dipelajari secara mendalam pada subjek yang sedang tidur dan bangun — bersembunyi di bagian aperiodik aktivitas otak. Ini memberi ahli saraf alat baru untuk membedah gelombang reguler dan aktivitas aperiodik untuk menguraikan peran mereka dalam perilaku, kognisi, dan penyakit.

Fenomena yang diselidiki Voytek dan ilmuwan lain dengan berbagai cara menggunakan banyak nama. Beberapa orang menyebutnya “1 /f lereng “atau” aktivitas tanpa skala “; Voytek telah mendorong untuk mengubah namanya menjadi “sinyal aperiodik” atau “aktivitas aperiodik”.

Ini bukan hanya kekhasan otak. Pola yang dicari Lendner, Voytek, dan lainnya terkait dengan fenomena yang mulai diperhatikan oleh para ilmuwan dalam sistem kompleks di seluruh dunia alami dan teknologi pada tahun 1925. Struktur statistik muncul secara misterius dalam begitu banyak konteks berbeda sehingga beberapa ilmuwan bahkan berpikir itu mewakili sebuah hukum alam yang belum ditemukan.

Meskipun penelitian yang diterbitkan telah mengamati aktivitas otak aritmia selama lebih dari 20 tahun, tidak ada yang dapat menentukan apa artinya sebenarnya. Namun, sekarang, para ilmuwan memiliki alat yang lebih baik untuk mengisolasi sinyal aperiodik dalam eksperimen baru dan juga mencari data yang lebih lama. Berkat algoritme Voytek dan metode lainnya, berbagai penelitian yang diterbitkan dalam beberapa tahun terakhir telah berjalan dengan gagasan bahwa aktivitas aperiodik mengandung harta karun yang dapat memajukan studi tentang penuaan, tidur, perkembangan masa kanak-kanak, dan banyak lagi.

Apa Aktivitas Aperiodic?

Tubuh kita mengikuti ritme detak jantung dan napas yang sudah dikenal — siklus terus-menerus yang penting untuk kelangsungan hidup. Tetapi ada pukulan drum yang sama pentingnya di otak yang tampaknya tidak memiliki pola, dan mungkin berisi petunjuk baru untuk mendasari perilaku dan kognisi.

Ketika sebuah neuron mengirimkan zat kimia yang disebut glutamat ke neuron lain, itu membuat penerima lebih cenderung untuk menembak; skenario ini disebut eksitasi. Sebaliknya, jika neuron memuntahkan neurotransmitter asam gamma-aminobutirat, atau GABA, neuron penerima menjadi cenderung tidak aktif; itulah hambatan. Terlalu banyak dari keduanya memiliki konsekuensi: Eksitasi menjadi kacau menyebabkan kejang, sementara penghambatan mencirikan tidur dan, dalam kasus yang lebih ekstrim, koma.

Diposting oleh : joker123