perbandingan anatomi otak tanpa histologi

Click here to load reader

Post on 18-Feb-2016

239 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Neuroendokrinologi

TRANSCRIPT

PERBANDINGAN ANATOMI OTAK MANUSIA DENGAN SIMPANSE

Tugas Mata Kuliah Neuroendokrinologi

Noviyanti Soleha140410120059

PROGRAM STUDI SARJANA BIOLOGIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS PADJADJARANJATINANGOR2015Perbandingan Anatomi Otak Manusia dengan Simpanse

Otak pada semua hewan vertebrata, dari kelas pisces sampai mamalia, dibentuk oleh struktur presumtif yang sama. Namun demikian, bentuk otak pada setiap hewan vertebrata berbeda sesuai dengan kebiasaan dan perilaku dari setiap hewan tersebut. Simpanse adalah nama umum untuk dua spesies yang masih hidup dari kera dalam genus Pan. Simpanse Biasa, Pan troglodytes terdapat di Afrika Barat dan Afrika Tengah dan Bonobo, Pan paniscus terdapat di hutan Republik Demokrasi Kongo. Simpanse adalah anggota dari keluarga Hominidae, bersama dengan gorila, manusia, dan orangutan (Shefferly, 2005).

Gambar 1. Pan troglodytes (Myers et al., 2015)Memanfaatkan simpanse untuk perbandingan anatomi otak adalah salah satu pilihan yang tepat. Studi yang dilakukan oleh Pilbeam (1986) dalam Boka (2011) menyatakan bahwa dari sudut pandang genetik dan evolusi, simpanse adalah yang paling dekat hubungan kekerabatannya dengan manusia (Bailey, 1987; Olson dan Varki, 2003 dalam Boka, 2011) - lebih dekat dibandingkan manusia dengan gorila. Sebagai fakta, Britten (2002) dalam Boka (2011), menggunakan sequencing kromosom, diperkirakan bahwa simpanse dan manusia berbagi 95% dari semua pasangan basa hasil masing-masing sequencing DNA. Selain itu, Pilbeam menunjuk simpanse sebagai "paling mirip" dengan manusia ketika melihat profil DNA. Salah satu perbedaan terbesar antara simpanse dan manusia, dari sudut pandang biologis adalah bahwa korteks serebral manusia berukuran tiga sampai empat kali lebih besar dari korteks serebral simpanse (Bailey 2005 dalam Boka (2011). Selain itu, perbedaan antara otak simpanse dan manusia berkaitan dengan komunikasi gerak tubuh dan kemampuan berbicara adalah ukuran otak yang lebih kecil ditambah dengan umur pakai yang lebih pendek.

Gambar 2. Perbandingan Tulang Tengkorak Simpanse (kiri) dan Manusia (kanan) (McDoWell, 2007)Berdasarkan Gambar 2 terlihat bahwa dahi manusia lebih tinggi, membuat ruang untuk lobus frontal. Tengkorak bulat, sehingga keseluruhan volume otak lebih besar dan rahang tidak begitu maju ke depan. Tulang tengkorak tersebut berfungsi untuk melindungi lobus dan dinamai sesuai dengan lobus yang dilindungi. Tulang frontal melindungi lobus frontal, tulang parietal melindungi lobus parietal, tulang oksipital melindungi lobus oksipital dan tulang temporal melindungi lobus temporal. Sementara itu, tempat untuk otak simpanse lebih terbatas daripada otak manusia karena dahi simpanse miring dan terdapat torus supraorbital yang menutupi bagian dahi. Simpanse memiliki gigi taring yang lebih besar dari manusia, sehingga ada diastema (gap) (McDoWell, 2007).Pada otak manusia dan simpanse, belahan otak memiliki celah yang berbeda, yang membagi otak ke lobus. Masing-masing belahan memiliki 4 lobus, yaitu frontal, temporal, parietal, dan oksipital. Setiap lobus dapat dibagi, sekali lagi, ke daerah-daerah yang melayani fungsi yang sangat spesifik. Sangat penting untuk memahami bahwa setiap lobus otak tidak berfungsi sendirian. Ada hubungan yang sangat kompleks antara lobus otak dan belahan otak antara kanan dan kiri (Hines, 2013).Berkaitan dengan kemampuan komunikasi, Taglialatela et al. (2008) dalam Boka (2011), melalui penelitian pencitraan otak menunjukkan bahwa ketika simpanse melakukan bahasa isyarat dan memanggil untuk makan, daerah otak yang menunjukkan aktivasi berhubungan dengan daerah Broca pada manusia. Area Broca adalah bagian otak yang panjang dan dianggap bertanggung jawab untuk kemampuan berbicara. Dalam penelitiannya, Taglialatela et al. mencatat bahwa area Broca terletak di gyrus frontal inferior dalam otak dan bahwa ketika simpanse berkomunikasi bagian dari otak mereka yang sesuai letaknya dengan area Broca menjadi aktif. Para peneliti menyimpulkan bahwa ada "saraf yang berkorelasi pada persepsi pendengaran simpanse". Dengan demikian, maka bisa dipastikan bahwa secara fundamental, simpanse dan anatomi otak manusia secara substantif sama karena mereka menghasilkan tanggapan yang sama terhadap rangsangan tertentu.

Gambar 3. Perbandingan Struktur Otak Manusia (atas) dan Simpanse (bawah) (McDoWell, 2007).Berdasarkan Gambar 3 terlihat otak simpanse jauh lebih kecil dibanding otak manusia, yaitu 400 cc sedangkan otak manusia 1400 cc. Otak simpanse tidak memiliki area Broca atau Wernicke tetapi memiliki daerah Brodmann 10, di mana mereka mampu menangkap panggilan tetapi tidak dapat meresponnya dengan bahasa seperti manusia. Otak manusia lebih besar dari simpanse. Manusia memiliki lobus frontal yang berkembang dengan baik, sehingga berkembang dengan baik pula daerah yang berperan dalam bahasa, yaitu Broca dan area Wernicke. Strip motor lebih berkembang dengan baik pada manusia dibandingkan pada simpanse (McDoWell, 2007). Lobus frontal pada otak manusia mengatur kepribadian, perilaku, emosi; penilaian, perencanaan, pemecahan masalah; berbicara dan menulis (area Broca); gerakan tubuh (motor Strip); intelijen, konsentrasi dan kesadaran diri. Gangguan lobus frontal menghasilkan defisit respon yang tertunda, berhubungan dengan kurangnya inisiatif atau dengan kata lain, penurunan ketertarikan, perhatian dan inisiatif (Rosvold et al., 1964 dalam Semendeferi, 2001). Terdapat juga perbedaan anatomi antara otak simpanse dan otak manusia dalam hal korteks prefrontal (bagian depan belahan otak). Simpanse dan primata lainnya memiliki korteks prefrontal. Beberapa peneliti berpendapat bahwa kemampuan kognitif khusus dikaitkan dengan kelebihan frontal yang dimungkinkan karena adanya perbedaan area kortikal dan untuk interkonektivitas individu. Namun, mereka juga mengakui bahwa penelitian mereka tidak menyelesaikan pertanyaan tentang korteks prefrontal karena mereka mengukur korteks frontal seluruhnya yang mencakup korteks prefrontal dan beberapa daerah lain. Masalahnya adalah bahwa korteks prefrontal tidak memiliki batas anatomis yang jelas, harus dicari perbedaan pada tingkat mikroskopis. Mengingat tantangan berat (kelangkaan bahan otak kera besar dan biaya), tidak begitu banyak studi lanjut mengenai korteks prefrontal tersebut (Brad, 2006).Semendeferi et al. (2001) telah melakukan penelitian mengenai perbandingan korteks prefrontal pada manusia dan kera (simpanse, bonobo, gorilla, orangutan, gibbon dan macaque). Pada manusia, lesi pada bagian dorsolateral dari korteks prefrontal, termasuk area 10. Area 10 adalah salah satu daerah kortikal dari lobus frontal terkait dengan penurunan kemampuan kognitif yang lebih tinggi yang memfasilitasi makna dari pengalaman, isi jiwa, berpikir kreatif, kontrol, bahasa, dan ekspresi artistik dan perencanaan atau tindakan masa depan (Damasio, 1985 dalam Semendeferi et al., 2001). Korteks prefrontal primata, termasuk kutub frontal, telah menjadi fokus dari sejumlah studi pada abad terakhir ini. Studi tersebut dilakukan dalam upaya untuk memetakan korteks primata berkaitan dengan homologi daerah 10 atas dasar kriteria cytoarchitectonic yang terukur. Area 10 memiliki fitur cytoarchitectonic yang serupa dalam otak hominid tetapi aspeknya sedikit bervariasi di seluruh spesies, diantaranya lebar relatif lapisan kortikal dan ruang yang tersedia untuk koneksi. Daerah 10 dalam otak manusia relatif lebih besar daripada di kera, dan lapisan supra granularnya memiliki lebih banyak ruang yang tersedia untuk koneksi dengan daerah lainnya dengan asosiasi tingkat tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa substrat saraf mendukung fungsi kognitif terkait dengan bagian dari korteks ini dan menjadi khusus selama evolusi hominid (Semendeferi et al., 2001).

Gambar 4. Representasi grafis dari perkiraan lokasi dan luasnya daerah 10 di kutub frontal dari otak hominoid (Semendeferi et al., 2001).Hasil penelitian Semendeferi et al. (2001) pada manusia (Gambar 5), korteks membentuk kutub frontal yang penampilannya sangat homogen (tidak ada perbedaan yang jauh dalam penampilan dari salah satu lapisan). Terdapat enam lapisan korteks yang mudah dibedakan. Dibandingkan dengan lapisan lainnya, lapisan I tipis dan melebar. Lapisan II tipis dan meskipun tidak menonjol, mudah untuk diidentifikasi. Terdapat granular kecil dan sel piramida yang terwarnai gelap. Lapisan III adalah lapisan terluas di kutub frontal dan sel-selnya memiliki perubahan kecil dalam ukuran tetapi bertahap, sel piramida yang dekat dengan lapisan II lebih kecil dari sel piramida yang dekat dengan lapisan IV. Lapisan IV tipis, terlihat pucat dengan granular dan sel piramida. Lapisan IV menjadi pembatas lapisan III dan V secara jelas dan teratur. Lapisan V luas dan memiliki sel piramida yang besar, meskipun mereka dibanding sel piramidal di lapisan III. Dua sub-lapisan, Va dan Vb, terlihat jelas. Kepadatan sel dalam Vb kurang jika dibandingkan Va, dan banyak neuron yang terlihat pucat. Lapisan VI meliputi sel piramida yang terlihat gelap dan sel fusiform.Sementara itu, hasil pada simpanse (Gambar 5), korteksnya menyerupai korteks frontal manusia. Bila dibandingkan dengan lapisan lainnya, lapisan I terlihat lebar tebal. Lapisan II mudah dibedakan dan berukuran sedang. Pada lapisan II selnya kecil dan terlihat gelap. Lapisan III sangat lebar, sel-selnya terdistribusi homogen, dan ukuran gradien sedikit jelas berbatasan dengan lapisan IV adalah sel piramida yang terlihat gelap. Lapisan IV jelas, tipis, dan termasuk sel-sel kecil.. Lapisan Va sel piramida hanya sedikit lebih besar daripada lapisan III, dan lapisan Vb memiliki perbatasan yang tidak jelas dengan lapisan VI. Lapisan VI meliputi sel besar yang terlihat gelap. Lapisan Va dan VIa yang lebih padat, sedangkan Vb dan VIB kepadatan sel mnurun sel.

Gambar 5. Photomicrographs daerah lapisan kortikal I-VI dengan skala bar = 1 mm pada manusia (kiri) dan simpanse (kanan) (Semendeferi et al., 2001).Menurut Povinelli dan Vonk (2003) dalam Boka (2011), ukuran otak telah menjadi salah satu kunci perubahan pada evolusi dalam beberapa penelitian. Ukuran otak akibat adanya peran oleh salah satu gen. Evans et al. (2004) telah menunjukkan bahwa setidaknya satu gen tertentu, yaitu gen microcephalin yang mengontrol ukuran otak. Dalam tulisannya, Evans et al. juga menunjukkan bahwa pertumbuhan korteks serebral pada manusia dengan ukuran relatif otak simpanse adalah karena urutan protein yang berevolusi dari simpanse ke manusia. Secara khusus, Evans et al. menunjuk empat puluh lima perubahan komposisi asam amino yang menguntungkan dan berlangsung selama sekitar tiga puluh juta tahun evolusi dan mengakibatkan ekspansi otak pada manusia.

Gambar 4. Ukuran Otak mamalia (Roth dan Dicke, 2005 dalam Boka, 2011)Seperti dapat dilihat dari Gambar 4 di atas, otak simpanse jauh lebih kecil dari otak seorang manusia dan seperti yang telah disebutkan sebelumnya, Bailey (2005) dalam Boka (2011), menegaskan salah satu fondasi perbedaan terbesar antara simpanse dan manusia adalah ukuran otak. Melihat otak simpanse dan otak manusia dapat diketahui banyak kesamaan struktural, seperti adanya cerebellum.Otak kecil terletak di bawah otak besar. Otak kecil berfungsi untuk mengkoordinasikan gerakan otot, mempertahankan postur, dan keseimbangan (Hines, 2013).Studi banding primata menunjukkan bahwa ukuran otak yang semakin besar, bagian corpus callosum (CC), yaitu satu set serat-serat homotopic menghubungkan dua belahan, tidak mengikuti pembesaran tersebut. Manusia memiliki CC yang relatif kecil dibandingkan dengan kera dan monyet. Terdapat pernyataan bahwa ukuran otak yang semakin besar akan mengakibatkan masing-masing belahan otak akan menjadi semakin independen dalam fungsi (Rilling dan Insel, 1999 dalam Hopkins et al., 2013).Ada banyak perbedaan antara manusia dan simpanse dengan mayoritas perubahan yang terjadi pada garis keturunan manusia. Menurut Bozek et al. (2014), perubahan terbesar tampak telah terjadi di otot, diikuti oleh otak. Telah dihipotesiskan bahwa kebutuhan energi dari otak manusia telah menyebabkan pengurangan konsumsi energi oleh otot. Ini bisa menjelaskan mengapa manusia memiliki otak yang lebih besar dengan kemampuan kognitif yang lebih besar tetapi memiliki otot yang lebih lemah dari simpanse dan primata lainnya.

Referensi :Boka, Zoltan. 2011. A Neurolinguistic Study on Communicative Gestures and Developed Speech. Papers Neurolinguistics.pdfBozek et al. 2014. Exceptional Evolutionary Divergence of Human Muscle and Brain Metabolomes Parallels Human Cognitive and Physical Uniqueness. PLoS Biol 12 (5)Brad. 2006. Wrinkles and Folds on Brain. http://anatomynotes.blogspot.ca/2006/01/wrinkles-and-folds-on-brain.html Diakses 14 Oktober 2015Evans P.D., Anderson J.R., Vallender E.J., Choi S.S. and Lahn B.T. 2004. Reconstructing The Evolutionary History off Microcephalin, A Gene Controlling Human Brain Size. Human Molecular Genetics, 13(11): 1139-1145. Hines, Tonya. 2013. Anatomy of The Brain. CMI, Mayfield Clinic / University of Cincinnati Departement of Nuerosurgery, Ohio.Hopkins, William D., Jared Taglialatela, David A. Leavens, Jamie L. Russell, And Steven J. Schapiro. 2013. Behavioral and Brain Asymmetries In Chimpanzees (Pan Troglodytes): A Case For Continuity. Annals of the New York Academy of Sciences, 1288, 27-35.McDoWell, Paul V. 2007. Comparative Primate Anatomy. http://www.slideshare.net/PaulVMcDowell/comparative-primate-anatomy Diakses 14 Oktober 2015Myers, P., R. Espinosa, C. S. Parr, T. Jones, G. S. Hammond, and T. A. Dewey. 2015. The Animal Diversity Web. http://animaldiversity.org Diakses 14 Oktober 2015Semendeferi, Katerina., Este Armstrong, Axel Schleicher, Karl Zilles, and Gary W. Van Hoesen. 2001. Prefrontal Cortex in Humans and Apes: A Comparative Study of Area 10. American Journal ff Physical Anthropology 114:224241Shefferly, N. 2005. Pan troglodytes, Animal Diversity Web. http://animaldiversity.org/accounts/Pan_troglodytes/ Diakses 14 Oktober 2015