OTAK manusia berawal dari sebuah sel tunggal. Seiring berjalannya waktu, sel tunggal tersebut membelah dan berkembang menjadi organ luar biasa kompleks yang menampung sekitar 170 miliar sel. Salah satu teka-teki terbesar dalam dunia neurosains adalah bagaimana miliaran sel tersebut bisa menempati posisi yang tepat agar otak dapat berfungsi dengan normal.
Kini, para peneliti dari Cold Spring Harbor Laboratory berhasil menemukan jawaban yang mengejutkan. Melalui studi terbaru yang diterbitkan dalam jurnal Neuron, mereka mengungkapkan bahwa sel-sel otak menggunakan silsilah atau “pohon keluarga” seluler mereka sebagai semacam peta lokasi.
Stan Kerstjens, seorang peneliti pascadoktoral di laboratorium Profesor Anthony Zador, menjelaskan tantangan ini dalam konteks informasi posisi sel.
“Satu-satunya hal yang ‘dilihat’ oleh sebuah sel adalah dirinya sendiri dan tetangganya,” jelas Kerstjens. “Namun nasibnya bergantung pada di mana ia berada. Sel yang berada di tempat yang salah akan menjadi sesuatu yang salah, dan otak tidak akan berkembang dengan benar. Jadi, setiap sel harus menyelesaikan dua pertanyaan: Di mana saya? Dan saya harus menjadi siapa?”
Melampaui Sinyal Kimiawi
Selama puluhan tahun, para ilmuwan meyakini bahwa sel-sel otak berkomunikasi dan menentukan posisinya hanya melalui sinyal kimiawi. Menurut Kerstjens, teori itu bekerja dengan baik pada sistem yang relatif kecil dengan jumlah sel yang terbatas.
Namun, pada otak yang sedang berkembang dengan miliaran neuron, sinyal kimiawi akan melemah seiring dengan jarak tempuhnya. Kerstjens menganalogikan mekanisme penataan sel ini dengan cara populasi manusia menyebar dari generasi ke generasi.
“Bayangkan bagaimana populasi manusia menyebar di suatu negara selama beberapa generasi,” katanya. “Keturunan akan menetap di dekat orang tua mereka, sehingga orang-orang yang berbagi silsilah keluarga berakhir di wilayah yang bertetangga, menghasilkan struktur geografis berskala besar tanpa komunikasi jarak jauh. Kami berpendapat bahwa prinsip serupa berlaku pada otak yang sedang berkembang. Sel-sel yang berasal dari progenitor (leluhur sel) yang sama cenderung tetap berada di dekat satu sama lain.”
Implikasi pada Biologi dan Kecerdasan Buatan (AI)
Untuk menguji teori ini, tim peneliti yang 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 berlaku pada perkembangan otak, melainkan berpotensi terjadi pada jaringan tubuh lain, termasuk perkembangan tumor. Selain itu, teori ini diprediksi dapat diterapkan pada sistem kecerdasan buatan (AI) masa depan yang mampu mereplikasi diri secara mandiri.
Bagi para ilmuwan, pemahaman mengenai bagaimana sel tunggal berkembang menjadi otak yang sangat terorganisasi dapat membuka kunci dari misteri kecerdasan itu sendiri.
“Otak entah bagaimana membuat kita cerdas,” tutur Kerstjens. “Bagaimana otak berhasil mengumpulkan kemampuan ini, tidak hanya selama masa perkembangannya, tetapi juga selama masa evolusi? Ini adalah satu kepingan dalam teka-teki besar tersebut.” (Science Daily/z-2)