Riset : Jumlah Sel Otak Melesat Tajam Sebelum Kita Berusia Enam Tahun

Berita Baru, Inggris – Grafik menarik dirilis yang menunjukkan pertumbuhan yang cepat dan penurunan yang lambat dari otak manusia selama seumur hidup telah diungkapkan oleh para ilmuwan.

Dilansir dari Dailymail.co.uk, pada 10 April, mereka menggambarkan bagaimana pikiran dan otak kita berubah dari janin berusia 15 minggu hingga dewasa berusia 100 tahun, dan merupakan hasil dari proyek penelitian yang mencakup enam benua dan melibatkan hampir 125.000 pemindaian otak individu.

Grafik telah memungkinkan para ahli untuk mengkonfirmasi, dan dalam beberapa kasus, menunjukkan untuk pertama kalinya tonggak perkembangan yang sebelumnya hanya dihipotesiskan, seperti pada usia berapa area otak yang berbeda mencapai volume puncak.

Materi abu-abu, atau sel-sel otak, misalnya, meningkat pesat sejak pertengahan kehamilan dan seterusnya, memuncak tepat sebelum kita berusia enam tahun, dimana mereka kemudian perlahan mulai berkurang.

Materi putih, atau koneksi otak, juga meningkat dengan cepat melalui masa kanak-kanak dan mencapai puncaknya tepat sebelum manusia mencapai usia 29 tahun, sebelum penurunan tersebut semakin cepat ketika seseorang mencapai usia lima puluhan.

Sementara itu, tim peneliti internasional menemukan volume materi abu-abu di subkorteks, yang mengontrol fungsi tubuh dan perilaku dasar, mencapai puncaknya pada masa remaja pada usia 14 setengah tahun.

Meskipun saat ini tidak dimaksudkan untuk penggunaan klinis, para ahli yang dipimpin Universitas Cambridge berharap grafik tersebut akan menjadi alat rutin yang serupa dengan bagaimana grafik pertumbuhan pediatrik standar digunakan.

Grafik ini telah menjadi landasan perawatan kesehatan anak selama lebih dari 200 tahun dan digunakan di klinik untuk membantu memantau pertumbuhan dan perkembangan anak dibandingkan dengan teman sebayanya.

Bagan pertumbuhan tipikal mungkin memplot usia pada sumbu horizontal versus tinggi pada sumbu vertikal, tetapi alih-alih menjadi satu garis, ini akan menunjukkan rentang yang mencerminkan variabilitas alami dalam tinggi, berat, atau lingkar kepala.

Tidak ada grafik referensi analog untuk mengukur perubahan terkait usia di otak manusia.

Kurangnya alat untuk penilaian standar perkembangan otak dan penuaan sangat relevan dengan studi gangguan kejiwaan, di mana perbedaan antara kondisi dan heterogenitas di dalamnya menuntut instrumen yang dapat mengatakan sesuatu yang bermakna tentang satu individu dalam cara grafik referensi klinis dapat , dan kondisi seperti penyakit Alzheimer yang menyebabkan degenerasi jaringan otak dan penurunan kognitif.

Para peneliti mengatakan studi mereka adalah langkah besar untuk mengisi kesenjangan ini.

Tidak seperti grafik pertumbuhan pediatrik, BrainChart mencakup seluruh umur manusia, mulai dari perkembangan di dalam rahim hingga usia tua, dan bertujuan untuk menciptakan bahasa yang sama untuk menggambarkan variabilitas dalam perkembangan dan pematangan otak.

Rekan penulis studi Dr Richard Bethlehem, dari Departemen Psikiatri di Universitas Cambridge, mengatakan: “Salah satu hal yang dapat kami lakukan, melalui upaya global yang sangat terpadu, adalah menyatukan data di seluruh kehidupan.”

“Ini memungkinkan kita untuk mengukur sangat awal, perubahan cepat yang terjadi di otak, dan penurunan yang lama dan lambat seiring bertambahnya usia.”

Sementara grafik otak sudah terbukti berguna untuk penelitian, dalam jangka panjang, tim bermaksud menggunakannya sebagai alat klinis.

Dataset sudah memiliki sekitar 165 label diagnostik yang berbeda, yang berarti bahwa para peneliti dapat melihat bagaimana otak berbeda dalam kondisi seperti penyakit Alzheimer.

Penyakit Alzheimer menyebabkan neurodegenerasi dan hilangnya jaringan otak, sehingga orang yang terkena kondisi tersebut cenderung mengalami pengurangan volume otak dibandingkan dengan rekan-rekan mereka.

Dengan cara yang sama bahwa beberapa orang dewasa yang sehat lebih tinggi dari yang lain, jadi ada variabilitas dalam ukuran otak, dengan kata lain, otak yang sedikit lebih kecil tidak selalu menunjukkan ada sesuatu yang salah.

Namun, seperti yang terlihat dari grafik otak, sementara ukuran otak berkurang secara alami seiring bertambahnya usia, hal itu jauh lebih cepat pada pasien Alzheimer.

Dr Bethlehem berkata: “Kami masih pada tahap yang sangat awal dengan Brain Charts kami, menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk membuat alat ini dengan menyatukan kumpulan data yang sangat besar.”

“Grafik sudah mulai memberikan wawasan yang menarik tentang perkembangan otak, dan ambisi kami adalah bahwa di masa depan, saat kami mengintegrasikan lebih banyak kumpulan data dan menyempurnakan grafik, mereka pada akhirnya dapat menjadi bagian dari praktik klinis rutin.”

“Anda bisa membayangkan mereka digunakan untuk membantu mengevaluasi pasien yang diskrining untuk kondisi seperti Alzheimer, misalnya, memungkinkan dokter untuk melihat tanda-tanda degenerasi saraf dengan membandingkan seberapa cepat volume otak pasien telah berubah dibandingkan dengan rekan-rekan mereka.”

Selain itu, tim berharap untuk membuat grafik otak lebih mewakili seluruh populasi, menunjukkan perlunya lebih banyak data MRI otak pada kelompok sosial-ekonomi dan etnis yang sebelumnya kurang terwakili.

Rekan penulis Dr Jakob Seidlitz, dari Lifespan Brain Institute di Children’s Hospital of Philadelphia dan University of Pennsylvania, mengatakan: “Membuat bagan otak ini telah melibatkan banyak prestasi teknis dan tim besar kolaborator.”

“Dengan data pencitraan otak, hal-hal sedikit lebih rumit dari sekedar mengambil pita pengukur dan mengukur tinggi seseorang, atau lingkar kepala.”

“Ada tantangan signifikan yang harus dihadapi, termasuk rintangan logistik dan administrasi serta variabilitas metodologis besar yang kami temukan di antara kumpulan data pencitraan otak.”

Tim menggunakan perangkat lunak neuroimaging untuk mengekstrak data dari pemindaian MRI, dimulai dengan volume materi abu-abu atau materi putih, dan kemudian memperluas pekerjaan mereka untuk melihat detail yang lebih halus, seperti ketebalan korteks atau volume daerah tertentu di otak. .

Mereka menggunakan kerangka kerja yang diterapkan oleh Organisasi Kesehatan Dunia untuk menghasilkan grafik pertumbuhan untuk membangun grafik otak mereka.

Para peneliti memperkirakan bahwa mereka telah menggunakan sekitar 2 juta jam waktu komputasi, menganalisis hampir satu petabyte data (satu petabyte setara dengan 1.000.000.000.000.000 byte).

“Ini benar-benar tidak akan mungkin terjadi tanpa akses ke komputer cluster High Performance Computing di Cambridge,” kata Dr Seidlitz.

“Tapi kami masih melihat ini sebagai pekerjaan yang sedang berjalan. Ini adalah langkah pertama dalam menetapkan bagan referensi standar untuk neuroimaging.

“Itulah mengapa kami membangun situs web dan menciptakan jaringan kolaborator yang besar. Kami berharap untuk secara konsisten memperbarui grafik dan membangun model ini saat data baru tersedia.”