Pakai Rumus Matematika Kompleks, Peneliti Ungkap Struktur Otak

KOMPAS.com - Otak manusia merupakan salah satu organ yang sering diteliti para ilmuwan. Misteri dan struktur organ yang rumit membuat peneliti semakin tertantang untuk mengungkapnya.

Baru-baru ini, sekelompok ahli mengungkapkan penemuan terbaru mereka yang menjelaskan tentang struktur otak secara lebih detail dan bagaimana organ otak bekerja.

Dikutip dari WIRED, Senin (12/6/2017), peneliti Blue Brain Project menggunakan komputer canggih dan rumus matematika rumit untuk mengungkap cara kerja dan bentuk otak sesungguhnya.

Ahli saraf Henry Markram dari EPFL di Lausanne, Swiss, yang juga direktur Blue Brain mengaku terkejut dengan penemuannya.

"Kami menemukan dunia yang tidak pernah kami bayangkan. Ada puluhan juta benda ini bahkan di setitik kecil otak, sampai tujuh dimensi. Di beberapa jaringan, kami bahkan menemukan struktur dengan sebelas dimensi," katanya.

Struktur otak terbentuk ketika sekelompok neuron, sel yang mentransmisikan sinyal di otak, membentuk kelompok yang disebut klik. Setiap neuron terhubung ke setiap neuron lain dalam kelompok dengan cara tertentu, untuk membentuk objek baru. Semakin banyak neuron dalam klik, maka semakin tinggi 'dimensi' objek.

Penting untuk memahami struktur ini tidak dalam bentuk ruang tiga dimensi atau lebih.  Rumus matematika yang digunakan hanya untuk menggambarkan struktur berdimensi lebih dari tiga bahkan lebih.

"Di luar fisika, ruang berdimensi tinggi sering digunakan untuk menggambarkan struktur data atau kondisi sistem yang kompleks. Misalnya, keadaan sistem data di sebuah ruang negara," kata Profesor Cees van Leeuwen dari Katholieke Universiteit Leuven di Belgia dan juga salah satu penguji penelitian kepada WIRED.

Salah satu anggota tim peneliti, Ran Levi dari Universitas Aberdeen, menjelaskan, riset menggunakan benda yang memiliki jaringan kompleks seperti otak agar dapat memahami apa yang terjadi.

"Tanpa itu, yang Anda lihat hanyalah kekacauan 'pepohonan', yaitu neuron yang menembaki apa yang tampak sebagai pola acak," katanya.

Untuk itu, tim peneliti menggunakan topologi Aljabar, yang merupakan cabang dari ilmu matematika, untuk memperoleh struktur model di dalam otak virtual dengan bantuan seperangkat komputer canggih. Setelah itu, struktur diujicobakan kepada otak asli untuk mensahihkan hasilnya.

Saat peneliti menambahkan stimulus ke dalam jaringan otak virtual, dimensi dalam klik yang terbentuk semakin tinggi. Saat itu, disela-sela sejumlah klik tersebut, muncul rongga. Hal tersebut menurut Levi terjadi saat ada proses informasi masuk di dalam otak.

"Munculnya rongga berdimensi tinggi saat otak memproses informasi, berarti neuron di jaringan bereaksi terhadap rangsangan dengan cara yang sangat teratur," kata Levi.

Penelitian yang dimuat di Jurnal Frontiers in Computational Neuroscience menggambarkan bahwa proses munculnya rongga berdimensi tersebut teratur layaknya bangunan menara, dimulai dengan batang (1 Dimensi), lalu papan (2 Dimensi), lalu kubus (3 Dimensi), dan kemudian geometri yang lebih kompleks dengan 4 Dimensi, 5 Dimensi, dan seterusnya.

"Perkembangan aktivitas melalui otak menyerupai istana pasir multi dimensi yang muncul dari pasir dan kemudian hancur,"katanya. Langkah tim peneliti berikutnya adalah melihat peran praktis yang dimainkan struktur ini di otak.

Semisal dalam studi ilmu saraf berjuang untuk menemukan di mana otak menyimpan memori. Rongga di bangunan dimensional saat informasi masuk ke otak menjadi jawabannya.

"Mereka mungkin 'bersembunyi' di rongga berdimensi tinggi," tebak Markram.