THE ACCIDENTAL MIND

Judul : The Accidental Mind – How Brain Evolution Has Given Us Love,
Memory, Dreams, and God
Pengarang : David J. Linden
Penerbit : Harvard Univ. Press
Tahun : 2007
Tebal : 254 hal, hardcover

Banyak sudah tulisan yang menyebutkan bahwa otak manusia adalah super komputer, karena belum ada komputer yang bisa menyaingi cara bekerjanya, dan hal tersebut merupakan salah satu bukti bahwa ia adalah hasil rancangan. Benarkah demikian?
David Linden menyatakan, hal tersebut sama sekali tidak benar. Otak bukanlah hasil rancangan yang elegan, sebaliknya merupakan kumpulan solusi jangka pendek atau ad hoc sehingga bekerjanya tidak efisien. Lebih lanjut, apa yang kita alami dan rasakan – cinta, memori, mimpi, dan religiusitas – timbul disebabkan sejarah pembentukan atau evolusi otak yang jauh dari sempurna tersebut selama jutaan tahun.

Secara garis besar, pokok buku ini adalah:
Otak memiliki banyak kekurangan, karena:
1. Otak manusia tidak dirancang khusus dari awal, namun hanya berupa hasil penambahan-penambahan saja dari struktur otak lebih primitif yang telah ada..
2. Kemampuan otak untuk menon-aktifkan sistem pengendalian sangat terbatas, bahkan jika sistem tersebut kontra produktif.
3. Sel syaraf otak (neurons) bekerja dengan lambat dan tidak dapat diandalkan.
Hal di atas mengakibatkan pencapaian kemampuan yang cukup kompleks harus diperoleh dengan otak yang sangat besar dan interkoneksi otak yang tinggi, tampak dari adanya 500 triliun sinapsis, sehingga terlalu rumit untuk ditetapkan seluruhnya dalam genom. Sebagai solusinya, maka:
1. Manusia dilahirkan dengan otak yang sangat immature.
2. Sebagian pembentukan struktur otak bergantung kepada pengalaman (belajar).

Solusi di atas menimbulkan apa yang kita sebut cinta, memori, mimpi dan konsep Tuhan.
Otak yang immature mengakibatkan manusia harus mengalami masa kanak-kanak cukup panjang dengan pemeliharaan yang memerlukan perhatian kedua orang tua, sehingga diperlukan ikatan jangka panjang antara keduanya. Agar dapat tercipta ikatan jangka panjang, maka – tidak seperti mamalia lainnya - seks dapat berlangsung sepanjang waktu.

Memori merupakan pengalaman yang dipelihara dan dimodifikasi karena pembentukan struktur otak sebagian besar (80%) berlangsung setelah dilahirkan, sehingga sangat penting. Namun untuk mencapainya, memori harus diintegrasikan dengan kejadian masa lalu dan emosi, yang dapat dilakukan dengan baik pada malam hari, sehingga timbullah mimpi.
Cortex sebelah kiri otak yang bersifat naratif dan pengalaman mimpi yang diluar logika membuat manusia mudah menerima gagasan agama.

Dalam menjelaskan hal di atas, penulis menguraikan dengan cukup rinci, dimulai dari susunan otak, cara bekerjanya sampai tingkat molekul, hingga perkembangannya.

1. Susunan Otak
Otak manusia beratnya +/- 3 pon, simetris antara bagian kiri dan kanan, terdiri dari:
a. Brainstem: mengendalikan pengaturan dasar metabolisme tubuh tanpa memerlukan kesadaran kita, a.l. tekanan darah, detak jantung, pencernaan, dan refleks seperti batuk, mengantuk dll.
b. Cerrebelum: berinteraksi dengan brainstem, mengkoordinasikan gerakan agar luwes.
c. Midbrain: pusat penglihatan dan pendengaran.
d. Hypothalamus: membantu menjaga fungsi tubuh yang disebut homeostasis, misalnya mengatur adanya rasa lapar, haus, dingin, agar tubuh terjaga kondisinya.
Di area ini terdapat amygdala, yang mengatur hal berkaitan dengan emosi, misalnya rasa takut, agresi; dan hippocampus, tempat menyimpan memori.
e. Cortex/frontal cortex: merupakan tempat pemrosesan pemikiran termasuk untuk menganalisis informasi, melakukan pertimbangan dan penilaian moral, melakukan pemikiran berdasarkan rasio, sehingga bagian ini menentukan watak atau kepribadian.
Kerusakan cortex dapat mengubah kepribadian seseorang, sedangkan kehilangan hippocampus dapat menghilangkan kemampuan menyimpan memori.

Brainstem (batang otak) dan cerrebelum terletak di bagian paling bawah dan belakang otak, midbrain dan hypothalamus terletak di tengah, dan cortex terletak di bagian paling atas dari otak. Menurut penulis, susunan ini menggambarkan evolusi pembentukan otak, karena jelas menunjukkan bahwa bagian atas ditambahkan begitu saja tanpa mengubah fungsi di bagian bawahnya, sehingga brainstem, cerebellum dan midbrain secara keseluruhan tidak banyak berbeda dengan katak. Sebagai akibatnya, manusia masih memiliki kemampuan melihat otomatis seperti yang dimiliki katak, meskipun sebenarnya tidak memerlukannya lagi. Midbrain adalah pusat sensori utama bagi katak, sebagai kunci untuk mengarahkan lidah menangkap serangga yang terbang; kita tidak begitu memerlukannya. Namun struktur ini tetap bertahan pada otak manusia dan menimbulkan blindsight. Contohnya, pasien yang mengalami kerusakan otak bagian atas selalu tetap dapat menyentuh obyek meskipun mereka menyatakan tidak dapat melihat apapun, hanya menerka secara acak. Hal ini karena fungsi midbrain masih utuh dan mengarahkan tangan mereka, sebab tidak terhubung dengan bagian atas otak.

2. Rancangan otak memiliki banyak kelemahan
Penyampaian informasi dari satu ke sel lainnya disalurkan melalui axon ke dendrit dengan sinyal listrik dan kimia. Dibandingkan dengan kawat tembaga, maka kecepatannya jauh lebih rendah, demikian pula kapasitas axon. Selain itu kepastian bahwa sinyal kimia dapat mencapai sel berikutnya tidak dapat diandalkan, dengan kemungkinan pencapaian 30%.
Apabila kemampuan otak masih cukup mengagumkan, hal ini karena otak terdiri dari 100 miliar neuron yang terhubungkan oleh 500 triliun sinapsis, sehingga dalam operasinya, digunakan prosesing (oleh neuron) secara simultan dan terintegrasi. Namun demikian, banyaknya neuron dan sinapsis yang dibutuhkan membuat otak menghabiskan 20% dari total energi, atau tidak efisien. Hal ini juga membuat otak menjadi terlalu besar, sehingga kelahiran menjadi hal yang membahayakan ibu.

3. Bagaimana otak dibentuk
Untuk menerangkan mengapa lingkungan penting bagi perkembangan otak manusia, penulis membandingkannya dengan cacing Caenorhabditis. Cacing ini harus menyusun sirkuit saraf yang terdiri dari 302 sel saraf dan 7800 sinapsis. Seluruh sel ini harus dibentuk dari sel-sel sebelumnya yang membelah dengan cepat, bergerak ke tempat yang sesuai, dan menghasilkan protein yang tepat untuk menghasilkan neurotransmitter, ion, reseptor, axon dst dengan benar. Kesalahan dapat berakibat terganggunya fungsi tubuh, misalnya tidak dapat merayap dengan benar, tidak mampu mencari makan atau menghindari bahaya. Untuk dapat melakukan penyusunan saraf sebagaimana di atas, cacing ini memiliki 19 ribu gen yang tersandi di DNAnya. Sementara itu, manusia memiliki 100 miliar neuron dan 500 triliun sinapsis, sehingga jika semua harus disandi di DNA memerlukan gen jauh lebih banyak. Namun manusia hanya memiliki 23 ribu gen, 70%-nya atau 16 ribu dibuat di otak (pada cacing 9000 gen di 302 sel saraf).

Dengan kondisi di atas maka gen tidak bisa menspesifikasi perkembangan lengkap otak sel demi sel, namun pola garis besarnya hubungan antar wilayah otak dan jenis sel saja yang disandi oleh gen. Spesifikasi dan penyusunan otak tergantung faktor yang tidak disandi gen (faktor epigenetic), termasuk faktor lingkungan, dari lingkungan kimia rahim, pengalaman sensorik dari rahim sampai dengan belajar ketika kanak-kanak. Berdasarkan penelitian, pengaruh faktor lingkungan dan genetik masing-masing 50%.
Lingkungan mempengaruhi gen melalui pengalaman dan belajar. Pengalaman mengaktifkan sistem sensorik, yang membuat gen melakukan transkripsi, yaitu membentuk protein lagi atau sinapsis baru, yang kemudian menentukan struktur dan fungsi sel, termasuk molekul saraf, seperti saluran ion, enzim, reseptor, bentuk neuron. Neuroplascticity adalah seberapa jauh otak dapat mengembangkan kemampuannya dari hasil belajar dan pengalaman.
Gen juga menentukan volume otak. Hal ini diketahui dari adanya penyakit microchepaly, yaitu mengecilnya ukuran otak menjadi 30% dari normal. Ini disebabkan adanya mutasi pada gen ASPM, yang memproduksi protein yang terlibat dalam pembelahan sel. Bagian penting protein ini adalah segmen yang mengikat yang disebut calmodullm. Area calm-binding ada 2 copy di cacing, 24 copy di lalat buah dan 74 pada manusia. Evolusi gen ASPM, khususnya calm-binding telah dipercepat di kelompok ape, terutama sepanjang turunan ape ke manusia. Dengan demikian ASPM berperan penting dalam evolusi membesarnya otak manusia. Namun masih dalam penelitian, apa yang menyebabkan percepatan evolusi gen ASPM.

David Linden adalah profesor neuroscience pada John Hopkins Univ.School of Medicine. Bagi pembaca umum, agar lebih memahami uraian penulis dalam buku ini lebih baik membaca terlebih dulu pengantar neuroscience, misalnya buku In Search of Memory.