Misteri Terpecahkan! Begini Cara Sel Otak Miliaran Jumlahnya Mengatur Diri Tanpa Tersesat

Peneliti ungkap gimana sel otak manusia nan berasal dari satu sel tunggal bisa terorganisasi rapi membentuk miliaran neuron menggunakan "peta keluarga".(AI/ScienceDaily)

OTAK manusia berasal dari sebuah sel tunggal. Seiring berjalannya waktu, sel tunggal tersebut membelah dan berkembang menjadi organ luar biasa kompleks nan menampung sekitar 170 miliar sel. Salah satu teka-teki terbesar dalam bumi neurosains adalah gimana miliaran sel tersebut bisa menempati posisi nan tepat agar otak dapat berfaedah dengan normal.

Kini, para peneliti dari Cold Spring Harbor Laboratory sukses menemukan jawaban nan mengejutkan. Melalui studi terbaru nan diterbitkan dalam jurnal Neuron, mereka mengungkapkan bahwa sel-sel otak menggunakan silsilah alias "pohon keluarga" seluler mereka sebagai semacam peta lokasi.

Stan Kerstjens, seorang peneliti pascadoktoral di laboratorium Profesor Anthony Zador, menjelaskan tantangan ini dalam konteks info posisi sel.

"Satu-satunya perihal nan 'dilihat' oleh sebuah sel adalah dirinya sendiri dan tetangganya," jelas Kerstjens. "Namun nasibnya berjuntai pada di mana dia berada. Sel nan berada di tempat nan salah bakal menjadi sesuatu nan salah, dan otak tidak bakal berkembang dengan benar. Jadi, setiap sel kudu menyelesaikan dua pertanyaan: Di mana saya? Dan saya kudu menjadi siapa?"

Melampaui Sinyal Kimiawi

Selama puluhan tahun, para intelektual meyakini bahwa sel-sel otak berkomunikasi dan menentukan posisinya hanya melalui sinyal kimiawi. Menurut Kerstjens, teori itu bekerja dengan baik pada sistem nan relatif mini dengan jumlah sel nan terbatas.

Namun, pada otak nan sedang berkembang dengan miliaran neuron, sinyal kimiawi bakal melemah seiring dengan jarak tempuhnya. Kerstjens menganalogikan sistem penataan sel ini dengan langkah populasi manusia menyebar dari generasi ke generasi.

"Bayangkan gimana populasi manusia menyebar di suatu negara selama beberapa generasi," katanya. "Keturunan bakal menetap di dekat orang tua mereka, sehingga orang-orang nan berbagi silsilah family berhujung di wilayah nan bertetangga, menghasilkan struktur geografis berskala besar tanpa komunikasi jarak jauh. Kami beranggapan bahwa prinsip serupa bertindak pada otak nan sedang berkembang. Sel-sel nan berasal dari progenitor (leluhur sel) nan sama condong tetap berada di dekat satu sama lain."

Implikasi pada Biologi dan Kecerdasan Buatan (AI)

Untuk menguji teori ini, tim peneliti nan bekerja sama dengan Harvard University dan ETH Zürich mengembangkan model berbasis silsilah. Mereka memeriksa pola ekspresi gen pada otak tikus dan ikan zebra. Hasilnya menunjukkan bahwa silsilah seluler bekerja berdampingan dengan sinyal kimiawi untuk menentukan posisi sel secara akurat.

Menariknya, prinsip dasar ini tidak hanya bertindak pada perkembangan otak, melainkan berpotensi terjadi pada jaringan tubuh lain, termasuk perkembangan tumor. Selain itu, teori ini diprediksi dapat diterapkan pada sistem kepintaran buatan (AI) masa depan nan bisa mereplikasi diri secara mandiri.

Bagi para ilmuwan, pemahaman mengenai gimana sel tunggal berkembang menjadi otak nan sangat terorganisasi dapat membuka kunci dari misteri kepintaran itu sendiri.

"Otak entah gimana membikin kita cerdas," tutur Kerstjens. "Bagaimana otak sukses mengumpulkan keahlian ini, tidak hanya selama masa perkembangannya, tetapi juga selama masa evolusi? Ini adalah satu kepingan dalam teka-teki besar tersebut." (Science Daily/z-2)