Perkembangan otak tidak terjadi secara seragam di seluruh otak, tetapi mengikuti urutan perkembangan yang baru diidentifikasi, menurut sebuah studi Penn Medicine baru. Daerah otak yang mendukung fungsi kognitif, sosial, dan emosional tampaknya tetap dapat ditempa-;atau mampu berubah, beradaptasi, dan membentuk kembali-;lebih lama daripada daerah otak lainnya, membuat kaum muda peka terhadap lingkungan sosial ekonomi hingga masa remaja. Temuan ini dipublikasikan baru-baru ini di Nature Neuroscience.
Para peneliti memetakan bagaimana proses perkembangan terungkap di otak manusia dari usia 8 hingga 23 tahun melalui magnetic resonance imaging (MRI). Temuan menunjukkan pendekatan baru untuk memahami urutan di mana masing-masing daerah otak menunjukkan pengurangan plastisitas selama perkembangan.
Plastisitas otak mengacu pada kapasitas sirkuit saraf-;koneksi dan jalur di otak untuk berpikir, emosi, dan gerakan-;untuk mengubah atau mengatur ulang sebagai respons terhadap sinyal biologis internal atau lingkungan eksternal. Meskipun umumnya dipahami bahwa anak-anak memiliki plastisitas otak yang lebih tinggi daripada orang dewasa, penelitian ini memberikan wawasan baru tentang di mana dan kapan pengurangan plastisitas terjadi di otak selama masa kanak-kanak dan remaja.
Temuan mengungkapkan bahwa pengurangan plastisitas otak terjadi paling awal di daerah “sensorik-motorik”, seperti daerah visual dan pendengaran, dan terjadi kemudian di daerah “asosiatif”, seperti yang terlibat dalam pemikiran tingkat tinggi (pemecahan masalah dan pembelajaran sosial). . Akibatnya, daerah otak yang mendukung fungsi eksekutif, sosial, dan emosional tampak sangat lunak dan responsif terhadap lingkungan selama masa remaja awal, karena plastisitas terjadi pada perkembangan selanjutnya.
Mempelajari perkembangan otak pada otak manusia yang hidup itu menantang. Banyak pemahaman ahli saraf tentang plastisitas otak selama perkembangan sebenarnya berasal dari penelitian yang dilakukan dengan hewan pengerat. Tapi otak hewan pengerat tidak memiliki banyak dari apa yang kita sebut sebagai wilayah asosiasi otak manusia, jadi kita kurang tahu tentang bagaimana area penting ini berkembang.”
Theodore D. Satterthwaite, MD, Penulis Koresponden, McLure Associate Professor of Psychiatry di Perelman School of Medicine di University of Pennsylvania, dan direktur Penn Lifespan Informatics and Neuroimaging Center (PennLINC)
Untuk mengatasi tantangan ini, para peneliti berfokus pada membandingkan wawasan dari studi hewan pengerat sebelumnya dengan wawasan pencitraan MRI remaja. Penelitian sebelumnya yang meneliti bagaimana sirkuit saraf berperilaku ketika terbuat dari plastik mengungkapkan bahwa plastisitas otak terkait dengan pola unik aktivitas otak “intrinsik”. Aktivitas intrinsik adalah aktivitas saraf yang terjadi di bagian otak saat istirahat, atau tidak terlibat oleh rangsangan eksternal atau tugas mental. Ketika suatu wilayah otak kurang berkembang dan lebih plastis, cenderung ada lebih banyak aktivitas intrinsik di dalam wilayah tersebut, dan aktivitas itu juga cenderung lebih sinkron. Ini karena lebih banyak neuron di wilayah tersebut yang aktif, dan mereka cenderung aktif pada waktu yang bersamaan. Akibatnya, pengukuran gelombang aktivitas otak menunjukkan peningkatan amplitudo (atau tinggi).
“Bayangkan bahwa neuron individu dalam suatu wilayah otak seperti instrumen dalam orkestra. Semakin banyak instrumen mulai bermain bersama secara sinkron, tingkat suara orkestra meningkat, dan amplitudo gelombang suara semakin tinggi,” kata penulis pertama. Valerie Sydnor, seorang mahasiswa PhD Ilmu Saraf. “Sama seperti pengukur desibel yang dapat mengukur amplitudo gelombang suara, amplitudo aktivitas otak intrinsik dapat diukur dengan MRI fungsional sementara anak-anak hanya beristirahat di pemindai. Hal ini memungkinkan tim kami mempelajari penanda fungsional plastisitas otak dengan aman dan tidak -invasif di masa muda.”
Menganalisis pemindaian MRI dari lebih dari 1.000 orang, penulis menemukan bahwa penanda fungsional plastisitas otak menurun pada masa kanak-kanak di daerah sensorik-motorik tetapi tidak menurun sampai pertengahan masa remaja di daerah asosiatif.
“Wilayah asosiatif yang berkembang lambat ini juga penting untuk pencapaian kognitif anak, interaksi sosial, dan kesejahteraan emosional,” tambah Satterthwaite. “Kami benar-benar mulai memahami keunikan program perkembangan manusia yang berkepanjangan.”
“Jika wilayah otak tetap lunak lebih lama, mungkin juga tetap sensitif terhadap pengaruh lingkungan untuk jangka waktu perkembangan yang lebih lama,” kata Sydnor. “Penelitian ini menemukan bukti untuk hal itu.”
Para penulis mempelajari hubungan antara lingkungan sosioekonomi remaja dan penanda fungsional plastisitas yang sama. Mereka menemukan bahwa efek lingkungan pada otak tidak seragam di seluruh wilayah atau statis di seluruh perkembangan. Sebaliknya, efek lingkungan pada otak berubah seiring perkembangan urutan perkembangan yang teridentifikasi.
Secara kritis, lingkungan sosial ekonomi anak muda umumnya memiliki dampak yang lebih besar pada perkembangan otak di daerah otak asosiatif yang mengalami pematangan akhir, dan dampaknya ditemukan paling besar pada masa remaja.
“Pekerjaan ini meletakkan dasar untuk memahami bagaimana lingkungan membentuk lintasan perkembangan saraf bahkan selama masa remaja,” kata Bart Larsen, PhD, seorang peneliti postdoctoral PennLINC dan rekan penulis.
Sydnor menjelaskan, “Harapannya adalah mempelajari plastisitas perkembangan akan membantu kita untuk memahami kapan program pengayaan lingkungan akan berdampak menguntungkan pada jalur perkembangan saraf setiap anak. Temuan kami mendukung bahwa program yang dirancang untuk mengurangi perbedaan di lingkungan sosial ekonomi remaja tetap penting untuk perkembangan otak. sepanjang masa remaja.”
Sumber:
Fakultas Kedokteran Universitas Pennsylvania
Referensi jurnal:
Sydnor, VJ, dkk. (2023). Perkembangan aktivitas intrinsik terungkap di sepanjang sumbu kortikal sensorimotor-asosiasi di masa muda. Ilmu Saraf Alam. doi.org/10.1038/s41593-023-01282-y.