Wilder Penfield Berikan Teori Baru Ilmu Saraf Yang Terperinci – Pada 1930-an, ahli bedah saraf Wilder Penfield memelopori jenis kartografi baru yang berani. Saat seorang stenografer membuat catatan, dia dengan hati-hati menyentuhkan elektroda ke otak yang terbuka dari pasiennya, menyetujui pasien dan menanyakan apa yang mereka rasakan saat arus listrik menghantam area yang berbeda.

Wilder Penfield Berikan Teori Baru Ilmu Saraf Yang Terperinci

child-neuro-jp – Penfield ingin memprediksi lebih baik fungsi otak mana yang akan terancam ketika ahli bedah harus mengangkat tumor atau potongan jaringan yang memicu serangan epilepsi. Merangsang daerah otak yang berdekatan, ia menemukan, menghasilkan sensasi di bagian tubuh yang sesuai: tangan, lengan bawah, siku. Hasil pemetaannya adalah “homunculus” yang ikonik: peta pada lapisan luar otak yang berkerut mewakili permukaan tubuh.

Penfield kemudian berkelana ke wilayah yang lebih misterius. Ketika dia memeriksa insula, lipatan korteks yang dalam, beberapa pasien merasa mual atau kembung; yang lain bersendawa atau muntah. “Perut saya sakit dan saya mencium sesuatu seperti obat,” kata salah seorang.

Baca Juga : Masalah Neurologis Umum Pada Anak-Anak

Penfield menemukan bahwa sinyal-sinyal visceral itu lebih sulit diuraikan daripada peta permukaan tubuh di otak. Daerah otak yang bertanggung jawab atas sensasi internal yang berbeda tampaknya tumpang tindih.

Daerah sensorik sulit dibedakan dari daerah yang mengirimkan instruksi motorik seperti menyuruh usus berkontraksi. Penfield pernah meminta peserta untuk menelan elektroda untuk mendeteksi perubahan kontraksi usus saat dia merangsang otak mereka. Tapi peta organ dalamnya kabur dan ambigu—dan tetap seperti itu selama sebagian besar abad berikutnya.

Beberapa dekade kemudian, para ilmuwan mulai mengungkap bagaimana organ kita yang basah, kenyal, dan licin berbicara dengan otak dan bagaimana otak berbicara kembali. Komunikasi dua arah itu, yang dikenal sebagai interosepsi, mencakup sistem saraf dan hormon yang kompleks di seluruh tubuh.

Banyak eksplorasi baru-baru ini berfokus pada saraf vagus: jaringan besar berkelok-kelok lebih dari 100.000 serat yang berjalan dari hampir setiap organ internal ke dasar otak dan kembali lagi.

Dengan teknik baru untuk memetakan rute saraf pada hewan dan mengukur interosepsi pada manusia, para peneliti menambahkan detail baru yang mengejutkan pada sketsa kasar yang dibuat Penfield dan lainnya.

Selama lebih dari 100 tahun, para ilmuwan telah mengetahui bahwa saraf vagus membawa sinyal antara organ dan batang otak. Sebagai bagian dari sistem saraf parasimpatis—aktif saat tubuh merasa tenang atau pulih dari stres—vagus mengatur fungsi otonom seperti detak jantung, pernapasan, dan pencernaan.

Tetapi studi baru telah menunjukkan sinyal yang dibawa oleh serat vagal memanjat melampaui batang otak, mengungkapkan jaringan interoseptif yang luas di otak yang menafsirkan perubahan internal, mengantisipasi kebutuhan tubuh, dan mengirimkan perintah untuk memenuhinya.

Jaringan tersebut mencakup daerah otak yang terlibat dalam kognisi yang lebih kompleks, Menantang perbedaan tradisional antara gangguan otak dan tubuh, studi baru mungkin memiliki petunjuk tentang sifat kesadaran. Dibandingkan dengan indera yang lebih dipahami seperti penglihatan, interosepsi seperti “benua baru,” kata Catherine Tallon-Baudry, ahli saraf di cole Normale Supérieure.

Bukti bahwa interosepsi memegang kunci untuk kesejahteraan fisik dan emosional membuat vagus menjadi target terapi yang menggiurkan. Stimulasi saraf vagus (VNS), yang mengirimkan pulsa listrik ke vagus melalui perangkat yang ditanam di bawah tulang selangka, sudah disetujui di Amerika Serikat untuk mengobati epilepsi dan depresi.

Bentuk stimulasi yang kurang invasif, termasuk perangkat yang mengalirkan arus ke kulit leher dan perangkat yang dikenakan di telinga yang disebut transcutaneous auricular VNS (taVNS), sedang diselidiki untuk berbagai kondisi seperti rheumatoid arthritis, obesitas, dan Alzheimer.

Namun bagaimana kedua pendekatan tersebut dapat bekerja dan bagaimana meminimalkan efek samping tidak jelas. Merangsang vagus “jelas melakukan banyak hal pada tubuh,” kata Kara Marshall, seorang rekan postdoctoral yang mempelajari interoception di Scripps Research.

Untuk melakukan itu , para peneliti pertama-tama perlu memetakan koneksi kompleks saraf vagus dan kemudian menjelaskan bagaimana otak mewakili dan merespons pesan-pesannya. Tugas itu menakutkan karena, seperti banyak saraf perifer, saraf vagus memiliki banyak serat tipis dan jarang yang tidak memiliki lapisan isolasi mielin lemak, membuatnya sangat sulit untuk dilacak.

Tapi alat baru mempertajam gambar. Pengurutan RNA sel tunggal, yang memungkinkan para ilmuwan untuk mengidentifikasi jenis sel dalam jaringan berdasarkan pola ekspresi gen mereka, akhirnya memungkinkan untuk membedah “materi gelap vagus,” kata Steve Liberles, seorang ahli biologi sel di Sekolah Kedokteran Harvard.

Timnya menggunakan genetika untuk mengidentifikasi “keragaman yang mengejutkan” dari jenis sel vagal pada hewan pengerat, termasuk sel yang mengontrol pernapasan dan memicu batuk, merasakan perubahan tekanan darah dan oksigen, dan mendeteksi peregangan dan nutrisi dalam sistem pencernaan.

Baru-baru ini, tim Liberles menemukan sel-sel di batang otak, yang terhubung ke neuron vagal, yang memicu mual. Temuan itu dapat mengarah pada kemoterapi yang lebih dapat ditoleransi yang menghindari stimulasi jalur saraf tersebut atau bahkan merusaknya.

Peneliti juga dapat menyuntikkan hewan laboratorium dengan bentuk virus rabies yang menyebar melalui neuron yang terhubung dari organ ke otak. Peter Strick, seorang ahli saraf di University of Pittsburgh, menyuntikkan virus ke perut tikus dan menemukan jalur vagal yang mengarah ke rostral insula, wilayah yang kurang dipahami yang dianggap memproses sensasi dari organ dalam dan mengatur emosi.

Strick kemudian menunjukkan bahwa sel-sel insula itu merangsang pencernaan, sedangkan saluran vagus kedua yang membentang dari korteks motorik ke perut melakukan hal yang sebaliknya—menahan produksi asam dan kontraksi otot yang membantu mencerna dan memindahkan makanan.

Temuan yang diterbitkan tahun lalu di Proceedings of the National Academy of Sciences , mungkin menghidupkan kembali gagasan bahwa stres menyebabkan sakit maag. Gagasan itu sebagian besar ditolak pada 1980-an setelah sebuah penelitian yang menghasilkan Hadiah Nobel 2005 melacak mereka ke infeksi bakteri Helicobacter pylori.

Tetapi penelitian baru menunjukkan stres, dengan mengganggu salah satu jalur vagal, dapat menghambat pencernaan dan menciptakan lingkungan yang lebih ramah bagi bakteri penyebab maag di perut, kata Strick.

Studi lain tentang koneksi vagus menunjukkan bahwa mereka memengaruhi memori dan pembelajaran. Dalam sebuah studi tahun 2018 pada tikus, ahli saraf Scott Kanoski di University of Southern California memutuskan koneksi vagal sensorik antara perut dan hippocampus, wilayah otak yang penting untuk membentuk ingatan.

Gangguan tersebut mencegah hewan mengingat objek dan lokasi baru dan memperlambat kelahiran neuron. Sinyal interoseptif membantu hippocampus membentuk ingatan yang menopang kehidupan: di mana terakhir kali kita menemukan camilan yang sangat enak, misalnya, atau makanan apa yang membuat kita sakit.

Sirkuit vagal juga mendorong motivasi dan suasana hati, studi terbaru menunjukkan. Pada tahun 2018, ahli saraf Diego Bohórquez di Duke University menemukan hubungan langsung antara sel-sel penginderaan nutrisi di usus tikus yang disebut neuropoda dan otak.

Dalam studi kedua, ahli saraf Ivan de Araujo di Icahn School of Medicine di Gunung Sinai menemukan bahwa merangsang sirkuit ini dengan laser memicu pelepasan neurotransmitter dopamin yang bermanfaat di otak, memotivasi hewan pengerat untuk mencari lebih banyak stimulasi. Studi dapat membantu menjelaskan mengapa makan terasa enak, dan bagaimana merangsang vagus pada orang mengurangi depresi.

Pertanyaan yang mendesak adalah bagaimana komunikasi otak-tubuh menjadi kacau. Pada 2019, ahli saraf Mount Sinai Paul Kenny menemukan hubungan mengejutkan antara kecanduan nikotin dan diabetes tipe 2 pada tikus.

Ketika nikotin mengikat reseptor saraf di daerah otak yang disebut habenula, Kenny menemukan, itu mendorong pankreas untuk melepaskan glukagon, hormon yang meningkatkan gula darah. Seiring waktu, sinyal-sinyal itu dapat membuat pankreas stres, meningkatkan risiko diabetes.

Sementara itu, kadar glukosa yang tinggi secara kronis—dikomunikasikan melalui vagus dan jalur interoseptif lainnya—menyebabkan habenula kurang merespons nikotin, mendorong tikus untuk mencari lebih banyak obat. Hasil itu menunjukkan diabetes bisa membuat orang lebih rentan terhadap kecanduan nikotin.

Sebelum penelitian itu, “Saya tidak mempertimbangkan apa pun di bagian selatan” ketika mempelajari kecanduan, kata Kenny. Sekarang, hubungan kompleks antara konsumsi nikotin, disregulasi metabolik, dan kecanduan telah membuatnya mempertanyakan apakah kecanduan benar-benar dapat dianggap sebagai gangguan otak murni.

Meskipun beberapa gangguan kejiwaan jelas berasal dari otak saja, ”Saya yakin bahwa dalam kasus lain [mereka] dapat berasal dari tubuh,” kata ahli bedah saraf Kevin J. Tracey, presiden Institut Penelitian Medis Feinstein.

Timnya telah mempelajari bagaimana sinyal antara otak dan jeroan memodulasi sistem kekebalan, dan baru-baru ini mengidentifikasi sekelompok sel di batang otak tikus yang mengatur peradangan dengan mengirimkan sinyal melalui vagus ke limpa.

Lisa Feldman Barrett, seorang ahli saraf di Northeastern University, menunjukkan bukti bahwa gangguan mood dapat berasal dari masalah metabolisme — yang pada gilirannya dapat berakar pada stresor yang memengaruhi otak, seperti trauma masa kanak-kanak dan pengabaian atau kurang tidur.

Pengalaman seperti itu juga dapat membentuk cara kita menafsirkan sensasi internal. Alih-alih menerima informasi secara pasif, otak terus-menerus membangun model kondisi sensoriknya dan menebak apa yang menyebabkannya untuk mengarahkan respons yang benar, kata Barrett. “Anda merasakan tarikan di dada Anda, dan otak Anda harus memutuskan apakah itu karena Anda makan terlalu banyak untuk makan malam atau apakah itu tanda awal serangan jantung.”

namun, mempelajari bagaimana manusia mengalami sensasi internal mereka sulit, seperti yang ditemukan Penfield. Banyak sinyal yang tidak disadari, dan ketika muncul di kesadaran kita, sinyal tersebut sering kabur dan ambigu, sehingga sulit bagi orang untuk melaporkan apa yang mereka alami.

Jika penglihatan seperti TV definisi tinggi, “kesadaran kita akan interosepsi seperti televisi hitam-putih tahun 1950-an dengan penerimaan yang buruk di tengah hujan badai,” kata Barrett.

Tes kesadaran interoseptif yang umum digunakan meminta orang untuk mendeteksi atau menghitung detak jantung mereka sendiri, sinyal interoseptif yang ditransmisikan oleh vagus. Tetapi tugas-tugas ini sulit dilakukan saat istirahat, dan mudah bias oleh pengetahuan sebelumnya tentang detak jantung dari, katakanlah, memakai pelacak kebugaran.

Tes interoseptif lainnya menakutkan atau tidak nyaman, seperti mengonsumsi obat mirip adrenalin yang membuat jantung Anda berdebar kencang atau menelan balon yang mengembang di saluran pencernaan Anda.

Dan mengganggu proses vital seperti detak jantung untuk menguji kesadaran seseorang dapat menjadi invasif dan berisiko, kata ahli saraf Sahib Khalsa di Laureate Institute for Brain Research: “Anda perlu cara untuk menyelidiki interosepsi dengan aman.”

Khalsa termasuk di antara mereka yang mencari tindakan invasif minimal. Timnya baru-baru ini meminta 40 orang sehat untuk menelan kapsul yang berdengung secara acak saat bergerak melalui perut. Khalsa mengambil kapsul sendiri dan mengatakan itu adalah sensasi yang aneh. “Bayangkan jika Anda meletakkan ponsel Anda dalam keadaan getar dan menelannya, lalu seseorang mulai menelepon Anda.”

Baca Juga : Tips Jaga Kesehatan Mata Anak saat Belajar Daring

Orang yang lebih baik dalam mendeteksi waktu getaran menunjukkan respons elektroensefalogram (EEG) yang lebih kuat pada elektroda kulit kepala yang melapisi korteks posteromedial, wilayah otak yang terkait dengan kesadaran tubuh, tim Khalsa melaporkan dalam pracetak yang diposting pada Februari di bioRxiv. Dia berharap pil yang berdengung itu bisa membuktikan cara yang berguna untuk menguji ketajaman interoseptif orang dan mengidentifikasi hubungan dengan kesehatan fisik dan mental.

“Salah satu perdebatan tentang kesadaran interoseptif adalah apakah baik untuk memiliki lebih banyak, atau lebih sedikit,” kata Wen Chen, kepala cabang di Pusat Nasional untuk Kesehatan Pelengkap dan Integratif, yang baru-baru ini mengadakan pertemuan pertama Institut Kesehatan Nasional pada penelitian interosepsi.

Orang dengan kondisi seperti gangguan kecemasan umum atau sindrom iritasi usus besar mungkin “sangat fokus pada sensasi dari tubuh mereka,” tambah Vitaly Napadow, seorang ahli saraf di Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging di Universitas Harvard. Pelatihan kognitif mungkin membantu mereka mengelola sensasi internal yang luar biasa, katanya.