Perkembangan Otak dan Peran Pengalaman Di Usia Dini – Penelitian selama beberapa dekade terakhir telah memberikan wawasan tentang proses yang mengatur perkembangan otak awal dan bagaimana proses tersebut berkontribusi pada perilaku.

Perkembangan Otak dan Peran Pengalaman Di Usia Dini

child-neuro-jp – Pada artikel berikut, kami memberikan gambaran tentang perkembangan otak awal yang dimulai dengan ringkasan periode prenatal. Kami kemudian beralih ke perkembangan pascakelahiran dan memeriksa bagaimana fungsi otak dibangun dan bagaimana pengalaman memediasi proses ini.

Secara khusus, kami membahas temuan dari penelitian tentang ucapan dan pemrosesan wajah. Hasil penelitian ini menyoroti bagaimana beberapa tahun pertama kehidupan merupakan periode yang sangat penting bagi perkembangan otak.

Baca Juga : Panduan Terapi Fisik Untuk Cerebral Palsy

Penelitian 30 tahun terakhir telah memberikan pemahaman baru dan lebih dalam tentang otak dan perannya dalam fungsi psikologis. Secara khusus, para peneliti sekarang memiliki pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana perkembangan otak mempengaruhi perkembangan perilaku. Teknik pengukuran seperti elektroensefalogram (EEG) dan potensi terkait peristiwa (ERP) dapat digunakan untuk mempelajari bayi, anak-anak, dan orang dewasa, dan fleksibilitas ini memungkinkan peneliti untuk menyelidiki berbagai proses perkembangan.

Penelitian yang menggunakan ukuran-ukuran ini pada otak yang sedang berkembang telah mengklarifikasi beberapa argumen tentang sifat perkembangan anak dan perdebatan yang terinformasi seperti yang mengelilingi keadaan otak bayi saat lahir (apakah itu “batu tulis kosong” atau tidak), identifikasi kritis periode perkembangan, dan kepentingan relatif gen versus lingkungan.

Penting untuk dicatat bahwa, meskipun banyak penelitian telah dilakukan pada bayi, ini adalah upaya kolaboratif antara penelitian bayi dan hewan yang telah mengungkap prinsip-prinsip neurobiologis yang mengatur perkembangan pada manusia. Para peneliti telah memanfaatkan homologi yang ada di antara sistem saraf yang sedang berkembang dari spesies yang berbeda, dan banyak dari ide-ide mutakhir yang dibahas dalam literatur perkembangan berasal dari penelitian hewan — tetapi mereka telah diuji dan diklarifikasi dalam eksperimen neurobehavioral dengan bayi dan anak muda. .

Pada manusia, peneliti dapat menyelidiki korelasi saraf dari perilaku sedangkan pada hewan mereka dapat menggali lebih dalam mekanisme yang mendorong proses yang dicerminkan oleh korelasi saraf ini. Untuk akhir ini, banyak penelitian otak manusia dalam tiga dekade terakhir telah difokuskan pada dasar otak dari perilaku. Fokus yang lebih baru pada pengalaman telah membantu menyempurnakan pemahaman peneliti tentang bagaimana proses perkembangan didorong.

Dalam paragraf berikut, kita akan memeriksa beberapa gagasan penting yang telah membantu para peneliti memahami perkembangan otak manusia di tahun-tahun awal kehidupan. Kita mulai dengan gambaran tahap-tahap yang terlibat dalam perkembangan anatomi otak.

Selanjutnya, kami memeriksa tiga topik yang telah diungkap, diklarifikasi, dan dielaborasi oleh penelitian dalam perkembangan otak: bagaimana perkembangan terstruktur secara hierarkis, sehingga perkembangan selanjutnya bergantung pada perkembangan awal; bagaimana pengalaman di tahun pertama kehidupan memodulasi plastisitas otak; dan bagaimana kekurangan dini memiliki efek yang kuat dan bertahan lama pada otak.

Tahap Awal Perkembangan Otak

Penjelasan tentang perkembangan otak pada tahun-tahun awal masa kanak-kanak hanya lengkap jika kita pertama-tama meneliti asal mula proses ini selama bulan-bulan sebelum kelahiran. Perkembangan otak adalah proses berlarut-larut yang dimulai sekitar 2 minggu setelah pembuahan dan berlanjut hingga dewasa muda 20 tahun kemudian.

Perkembangan otak yang terjadi selama bulan-bulan sebelum kelahiran sebagian besar berada di bawah kendali genetik, meskipun jelas lingkungan dapat berperan; misalnya, diketahui bahwa kekurangan nutrisi (misalnya, asam folat) dan adanya racun (misalnya, alkohol) dapat mempengaruhi perkembangan otak.

Sebaliknya, banyak perkembangan otak yang terjadi setelah lahir bergantung pada pengalaman dan ditentukan oleh interaksi gen-lingkungan. Di bawah ini kami memberikan deskripsi singkat tentang perubahan anatomi yang menjadi ciri tahap awal perkembangan otak.

Neurulasi

Sekitar 2 minggu setelah pembuahan, embrio yang sedang berkembang telah mengorganisir dirinya menjadi tiga lapis, struktur bola. Di satu area bola ini, sel-sel menebal membentuk apa yang disebut lempeng saraf .

Pelat ini kemudian melipat ke dirinya sendiri, membentuk tabung yang secara bertahap menutup pertama di bagian bawah dan kemudian di bagian atas, seperti ritsleting. Ini menciptakan tabung saraf, sel-sel bagian dalam yang akan mengarah pada pembentukan sistem saraf pusat (otak dan sumsum tulang belakang) sedangkan sel-sel luar akan menimbulkan sistem saraf otonom (saraf di luar otak dan sumsum tulang belakang).

Setelah tabung saraf ditutup, ia menjadi struktur tiga vesikel dan tak lama kemudian menjadi struktur lima vesikel. Berbagai daerah jaringan di sekitar ventrikel akan menjadi struktur otak yang berbeda. Bagian anterior tuba akan menjadi otak depan , yang meliputi hemisfer serebral; yang diencephalon (thalamus dan hipotalamus); dan ganglia basalis.

Sel-sel di sekitar vesikel tengah akan menjadi otak tengah , sebuah struktur yang menghubungkan diensefalon dengan otak belakang. Bagian paling belakang dari tuba akan membentuk otak belakang , yang akan terdiri dari medula oblongata, pons, dan serebelum. Akhirnya, sel-sel yang tersisa akan membentuk sumsum tulang belakang.

Proliferasi

Setelah struktur umum tabung saraf telah ditata, sel-sel yang melapisi bagian terdalam tabung, yang disebut zona ventrikel , berkembang biak dengan kecepatan logaritmik. Saat sel-sel ini berkembang biak, mereka membentuk zona kedua, zona marginal , yang akan berisi akson dan dendrit.

Tahap proliferasi ini berlangsung selama beberapa waktu, akibatnya otak bayi yang baru lahir akan memiliki lebih banyak neuron daripada otak orang dewasa. Kelebihan produksi neuron akhirnya diimbangi oleh proses apoptosis , atau kematian sel terprogram. Apoptosis bertanggung jawab atas penurunan jumlah sel ke tingkat dewasa dan sepenuhnya di bawah kendali genetik.

Migrasi sel

Setelah sel-sel lahir, mereka melakukan perjalanan ke tujuan akhir mereka. Korteks serebral terdiri dari jaringan berlapis-lapis setebal beberapa milimeter. Ini dibentuk oleh pergerakan sel dalam arah dalam-keluar, dimulai di zona ventrikel dan bermigrasi melalui zona perantara, dengan sel-sel akhirnya mencapai tujuan akhir mereka di luar otak yang sedang berkembang.

Sel-sel yang bermigrasi paling awal menempati lapisan kortikal terdalam, sedangkan migrasi berikutnya melewati lapisan yang terbentuk sebelumnya untuk membentuk lapisan luar. Sekitar 25 minggu setelah pembuahan, keenam lapisan korteks akan terbentuk.

Pola migrasi keluar-dalam yang dijelaskan di sini adalah migrasi radial , yang berlaku untuk sekitar 70% -80% neuron yang bermigrasi, yang sebagian besar adalah neuron piramidal dan glia. Neuron piramidal adalah neuron besar di korteks yang bertanggung jawab untuk mengirimkan sinyal ke berbagai lapisan korteks dan bagian lain dari otak.

Glia adalah sel otak nonneuronal yang terlibat dalam mendukung proses saraf (seperti memproduksi mielin atau menghilangkan puing-puing, seperti sel otak mati). Sebaliknya, interneuron —neuron yang relatif lebih kecil yang terlibat dalam komunikasi antara sel-sel piramidal dalam lapisan korteks tertentu—mengikuti pola migrasi tangensial.

Diferensiasi

Setelah neuron bermigrasi ke tujuan targetnya, biasanya berjalan di sepanjang salah satu dari dua jalan: Ia dapat berdiferensiasi menjadi neuron dewasa, lengkap dengan akson dan dendrit, atau dapat ditarik kembali melalui apoptosis. Perkiraan saat ini menunjukkan bahwa jumlah neuron yang ditarik adalah antara 40% dan 60% (lihat Oppenheim & Johnson, 2003 ).

erkembangan akson difasilitasi oleh kerucut pertumbuhan , struktur kecil yang terbentuk di tepi akson. Proses seluler yang terjadi pada kerucut pertumbuhan mendorong pertumbuhan menuju target tertentu dan menjauh dari yang lain. Proses tersebut didorong oleh isyarat panduan molekuler serta oleh struktur anatomi di ujung kerucut pertumbuhan.

Pembentukan dendrit terjadi melalui proses yang sedikit berbeda, yang diduga didorong oleh gen yang mengendalikan faktor transkripsi yang diatur kalsium ( Aizawa et al., 2004 ). Dendrit awal muncul sebagai untaian tebal dengan sedikit duri (tonjolan kecil) yang memanjang dari badan sel.

Saat dendrit matang, jumlah dan kepadatan duri meningkat, yang pada gilirannya meningkatkan kemungkinan dendrit akan melakukan kontak dengan akson tetangga. Koneksi antara dendrit dan akson adalah dasar untuk koneksi sinaptik antara neuron, yang, seperti yang akan kami jelaskan di bawah, sangat penting untuk fungsi otak.

Sinaptogenesis

Sebuah sinaps adalah titik kontak antara dua sel-sel otak, sering dua neuron dan sering dendrit dan akson. Sinapsis pertama umumnya diamati sekitar minggu ke-23 kehamilan ( Mollliver, Kostovic, & Van der Loos, 1973 ), meskipun puncak produksi tidak terjadi sampai beberapa waktu di tahun pertama kehidupan. Seperti halnya dengan neuron, produksi sinapsis yang berlebihan diikuti dengan pengurangan bertahap.

Proses pengurangan sinaps ini, atau pemangkasan, sangat tergantung pada pengalaman dan berfungsi sebagai dasar dari banyak pembelajaran yang terjadi selama tahun-tahun awal kehidupan. Penting untuk dicatat bahwa berbagai struktur otak mencapai puncak produksi sinapsis pada titik yang berbeda.

Di korteks visual, misalnya, puncaknya dicapai di suatu tempat antara bulan ke-4 dan ke-8 pascakelahiran, tetapi area korteks prefrontal tidak mencapai puncaknya sampai bulan ke-15 pascakelahiran. Perbedaan waktu dalam produksi sinapsis puncak penting karena mempengaruhi waktu plastisitas daerah ini; semakin akhir produksi sinapsis puncak, semakin lama wilayah tersebut tetap plastis.

Produksi sinapsis yang berlebihan diikuti dengan pemangkasan kembali sinapsis yang tidak terpakai dan meluap-luap. Sampai tahap sinaptogenesis, tahap perkembangan otak sebagian besar digerakkan oleh gen. Namun, begitu otak mencapai titik di mana sinapsis dihilangkan, keseimbangan bergeser; proses pemangkasan sebagian besar didorong oleh pengalaman.

Seperti halnya produksi sinaps, waktu pemangkasan sinaps bergantung pada area otak di mana ia terjadi. Di bagian korteks yang terlibat dalam persepsi visual dan pendengaran, misalnya, pemangkasan selesai antara tahun ke-4 dan ke-6 kehidupan.

Baca Juga : 10 Manfaat Susu Untuk Kesehatan Tubuh Yang Harus Orang Tua Ketahui

Sebaliknya, pemangkasan di area yang terlibat dalam fungsi kognitif yang lebih tinggi (seperti kontrol penghambatan dan regulasi emosi) berlanjut hingga masa remaja ( Huttenlocher & Dabholkar, 1997).).

Proses produksi sinapsis yang berlebihan dan reduksi sinaptik berikutnya sangat penting untuk fleksibilitas yang diperlukan untuk kemampuan adaptif dari pikiran yang sedang berkembang. Hal ini memungkinkan individu untuk menanggapi lingkungan yang unik di mana ia dilahirkan. Jalur yang diaktifkan oleh lingkungan diperkuat sementara jalur yang tidak digunakan dihilangkan. Dengan cara ini, jaringan neuron yang terlibat dalam pengembangan perilaku disesuaikan dan dimodifikasi sesuai kebutuhan.