Peneliti Neurosains Ungkapkan Mekanisme Kunci yang Mendasari Kognisi Manusia

Bagaimana otak beradaptasi dengan berbagai tingkat tantangan mental? Begini penjelasan peneliti neurosains

Oleh Slamet Samsoerizal

Sebuah studi neuroimaging baru mengungkapkan ketika kita terlibat dalam tugas-tugas kognitif yang lebih kompleks, aktivitas otak tidak hanya menjadi lebih kaya akan detail, tetapi juga lebih efisien. Temuan ini menunjukkan bahwa otak menyesuaikan pola aktivitasnya agar sesuai dengan tuntutan tugas, sehingga memungkinkan pemrosesan yang lebih efisien selama aktivitas yang menantang secara mental.

Penelitian yang diterbitkan dalam Prosiding National Academy of Sciences ini didorong oleh keinginan untuk memahami bagaimana otak mengelola tuntutan kognitif yang berbeda. Penelitian sebelumnya oleh tim yang sama telah mengungkapkan kemampuan otak yang luar biasa untuk merekonstruksi data yang hilang dari pengukuran minimal, sehingga menimbulkan pertanyaan tentang mengapa otak dapat menghasilkan pola aktivitas yang begitu detail dan efisien dengan input yang terbatas.

"Beberapa tahun yang lalu, rekan penulis dan mahasiswa pascasarjana saya pada saat itu, Lucy Owen, dan saya membuat prekursor untuk penelitian ini, di mana kami menemukan sesuatu yang sangat mengejutkan," jelas penulis penelitian Jeremy Manning, seorang profesor ilmu psikologi dan ilmu otak di Dartmouth College dan direktur Laboratorium Dinamika Kontekstual.

"Pada saat itu, kami bekerja dengan pasien bedah saraf yang memiliki elektroda yang ditanamkan dalam otak mereka untuk memantau aktivitas kejang. Tantangan dalam bekerja dengan rekaman tersebut adalah bahwa otak kita mengandung sekitar seratus miliar neuron, tetapi kita hanya bisa menanamkan sekitar beberapa ratus kabel ke dalam otak seseorang dengan aman,” ujar Manning.

Jadi, ada masalah undersampling yang sangat besar: untuk setiap pengukuran yang dilakukan, melewatkan sekitar satu miliar pengukuran lainnya! Peneliti ingin memahami seberapa banyak dari data yang 'hilang' tersebut yang dapat kami rekonstruksi dengan andal dan akurat menggunakan 'peretasan' statistik.

"Kami sangat terkejut ketika menemukan bahwa hanya beberapa ratus pengukuran dari pengambilan sampel acak di seluruh bagian otak seseorang dapat memberikan informasi yang cukup untuk mengisi tebakan yang akurat mengenai pola aktivitas di seluruh bagian otak mereka, dengan resolusi berskala milimeter (kurang lebih setara dengan fMRI terbaik yang ada saat ini), namun dengan kecepatan pengambilan sampel berskala milidetik (kurang lebih 1.000 kali lebih cepat daripada fMRI)," ujar Manning.

"Jika bahasa manusia sama efisiennya, saya bisa memberi tahu Anda detail dari setiap artikel Wikipedia hanya dengan mengucapkan selusin kata."

Mengutip dari psypost.com, dalam penelitian awal tersebut, peneliti terutama berfokus pada aspek 'bagaimana' dan 'apa' dari pendekatan ini. Dengan kata lain, kami melaporkan bagaimana kami membangun model dan menghasilkan tebakan, bagaimana kami memvalidasi tebakan, dan situasi yang memengaruhi keakuratan, dan seterusnya. Namun, hal ini menyisakan pertanyaan yang jauh lebih dalam yang tidak dapat kami jawab saat itu: mengapa mungkin untuk merekonstruksi apa yang dilakukan oleh hampir seluruh otak kita pada suatu saat, dengan menggunakan jumlah pengukuran yang relatif sangat kecil.

Eksperimen ini melibatkan pemindaian pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI) pada partisipan ketika mereka mendengarkan rekaman audio yang berbeda. Beberapa partisipan mendengarkan cerita berdurasi tujuh menit yang koheren, sementara yang lain mendengarkan versi cerita yang diacak, di mana paragraf-paragrafnya atau kata-kata individualnya disusun secara acak. Kelompok terakhir menjalani pemindaian kondisi istirahat tanpa stimulus pendengaran, yang dimaksudkan untuk mensimulasikan kondisi keterlibatan kognitif minimal.

Tujuannya adalah untuk menganalisis bagaimana aktivitas otak berubah di bawah berbagai tingkat tuntutan kognitif ini. Dalam tugas dengan tuntutan tinggi-mengikuti cerita yang runtut-otak harus secara aktif memproses dan mengatur informasi untuk memahami narasi. Sebaliknya, dalam kondisi cerita yang diacak, tugas otak tidak terlalu menantang secara kognitif karena informasinya kurang bermakna. Kondisi istirahat memberikan ukuran dasar aktivitas otak tanpa adanya tugas kognitif tertentu. ***