Apa yang istimewa dengan otak manusia?
Mengapa kita mempelajari binatang yang lain
bukannya binatang lain yang mempelajari kita?
Apa yang dimiliki atau dilakukan otak manusia
yang tidak dimiliki atau dilakukan otak binatang lain?
Saat saya mulai tertarik dengan pertanyaan ini sekitar 10 tahun yang lalu,
para ilmuwan berpikir mereka tahu apa penyusun berbagai otak yang berbeda.
Walaupun berdasarkan bukti yang sangat sedikit,
banyak ilmuwan berpikir bahwa semua otak binatang menyusui,
termasuk otak manusia
dibuat dengan cara yang sama,
dengan sekumpulan neuron yang selalu
berbanding lurus dengan ukuran otak.
Hal ini berarti dua otak dengan ukuran yang sama,
seperti kedua otak ini, dengan berat 400 gram,
seharusnya memiliki jumlah neuron yang sama.
Lalu, jika neuron memiliki fungsi sebagai
unit pengolah informasidi otak,
maka pemilik kedua otak ini
harus memiliki kemampuan kognitif yang sama.
Namun, salah satu otak itu milik seekor simpanse
dan satunya lagi milik seekor sapi.
Mungkin sapi memang memiliki kekayaan mental
dan sangat cerdas
dan mereka memilih untuk menyembunyikannya dari kita,
namun sapi adalah makanan kita.
Saya rasa kebanyakan orang akan setuju
bahwa simpanse dapat melakukan hal yang lebih rumit,
lebih rinci, dan fleksibel dibandingkan sapi.
Jadi ini adalah petunjuk pertama bahwa
skenario "semua otak dibuat dengan cara yang sama"
tidaklah benar.
Namun mari kita bermain.
Jika semua otak dibuat dengan cara yang sama
dan Anda ingin membandingkan berbagai ukuran otak binatang,
otak yang berukuran lebih besar seharusnya memiliki lebih banyak neuron
dibandingkan yang berukuran lebih kecil, dan semakin besar ukuran otak
semakin besar kemampuan kognitif binatang itu.
Jadi semakin besar ukuran otak seharusnya berdampak
pada semakin besar kemampuan kognitifnya.
Lalu ada kabar buruk:
Ukuran otak kita bukanlah yang paling besar.
Hal ini cukup menyakitkan.
Otak kita memiliki berat antara 1,2 sampai 1,5 kilogram,
namun otak gajah beratnya sekitar 4 sampai 5 kilogram,
dan berat otak ikan paus dapat mencapai 9 kilogram,
yang menjadi alasan mengapa para ilmuwan terpaksa mengatakan
bahwa otak kita pastilah istimewa
untuk menjelaskan kemampuan kognitif kita.
Otak kita pasti luar biasa,
sebuah pengecualian pada aturan itu.
Otak mereka mungkin lebih besar, namun otak kita lebih baik,
dan mungkin lebih baik, karena sebagai contoh,
otak kita tampak lebih besar dari yang seharusnya
dengan korteks otak yang lebih besar dari yang seharusnya
untuk ukuran tubuh kita.
Jadi kita diberikan korteks tambahan
untuk melakukan lebih banyak hal menarik dibandingkan sekedar mengoperasikan tubuh.
Itu karena ukuran otak
biasanya mengikuti ukuran tubuh.
Jadi alasan utama untuk mengatakan
bahwa otak kita lebih besar dari yang seharusnya,
sebenarnya muncul dari membandingkan diri kita
dengan kera raksasa.
Gorila bisa berukuran dua hingga tiga kali lebih besar daripada kita,
sehingga otak mereka seharusnya juga lebih besar,
namun ternyata yang terjadi sebaliknya.
Otak kita tiga kali lebih besar dibandingkan otak gorila.
Otak manusia juga tampak istimewa
dari jumlah energi yang digunakannya.
Walaupun berat otak hanya 2 persen dari berat tubuh,
namun otak menggunakan 25 persen dari semua energy
yang dibutuhkan tubuh setiap hari,
yaitu sekitar 500 kalori dari total 2.000 kalori
hanya untuk membuat otak bekerja.
Jadi otak manusia lebih besar daripada yang seharusnya
dan menggunakan energi lebih banyak daripada yang seharusnya,
sehingga menjadi istimewa.
Dan pada titik inilah kisah ini mulai mengganggu saya.
Dalam biologi, kita mencari aturan
yang berlaku secara umum pada binatang dan makhluk hidup
jadi mengapa aturan evolusi
berlaku pada binatang lain kecuali kita?
Mungkin masalahnya adalah anggapan dasar
bahwa semua otak terbuat dengan cara yang sama.
Mungkin dua otak dengan ukuran yang sama
sebenarnya dapat tersusun dari jumlah neuron yang berbeda.
Mungkin otak berukuran besar
tidak berarti memiliki lebih banyak neuron
dibandingkan otak berukuran sedang.
Mungkin otak manusia sebenarnya memiliki neuron terbanyak
dibandingkan otak-otak yang lain, berapapun ukurannya,
terutama pada korteks otak.
Jadi bagi saya ini menjadi
pertanyaan yang penting untuk dijawab:
berapa banyak neuron yang dimiliki otak manusia
dibandingkan dengan binatang yang lain?
Kini, Anda mungkin pernah mendengar atau membaca
bahwa kita memiliki 100 miliar neuron,
jadi 10 tahun yang lalu, saya bertanya pada rekan kerja saya
apakah mereka tahu dari mana angka ini berasal.
Namun tidak ada yang tahu.
Saya telah mencari acuan pertama
dari angka itu di literatur,
namun tidak dapat menemukannya.
Tampaknya tidak ada yang benar-benar pernah menghitung
jumlah neuron dalam otak manusia,
atau binatang yang lainnya.
Jadi saya mengusulkan cara tersendiri untuk menghitung jumlah sel otak
yang pada dasarnya adalah
dengan melarutkan otak itu dalam sup.
Caranya adalah:
Anda mengambil otak atau bagian dari otak
dan melarutkannya dalam detergen,
yang menghancurkan membran sel,
namun inti selnya tetap utuh
sehingga Anda mendapatkan suspensi dari inti sel bebas
yang tampak seperti ini,
seperti sup yang jernih.
Sup ini mengandunt semua inti sel
yang merupakan otak seekor tikus.
Lalu, keindahan dari sup ini adalah karena bentuknya adalah sup,
Anda dapat mengaduknya dan membuat inti sel itu
tersebar secara merata di dalam cairan
sehingga kini dengan melihat di bawah mikroskop
dari empat atau lima contoh saja dari larutan ini,
Anda dapat menghitung jumlah inti sel dan meengetahui
berapa banyak sel yang dimiliki oleh otak itu.
Cara ini sederhana, langsung,
dan sangat cepat.
Jadi kami telah menggunakan metode itu untuk menghitung neuron
dari lusinan otak spesies yang berbeda
dan ternyata otak-otak itu
tidak terbuat dengan cara yang sama.
Contohnya adalah tikus dan kera.
Pada otak-otak tikus besar, ukuran rata-rata
dari neuron meningkat,
sehingga otaknya mengembang dengan cepat
dan ukurannya bertambah jauh lebih cepat dibandingkan pertambahan neuron.
Namun pada otak kera, walaupun jumlah neuron meningkat,
namun ukuran neuron tidak menjadi lebih besar,
yang merupakan cara yang sangat ekonomis
untuk menambahkan neuron dalam otak Anda.
Hasilnya adalah otak kera
akan selalu memiliki lebih banyak neuron dibandingkan otak tikus yang berukuran sama
dan semakin besar otak itu,
semakin besar pula perbedaannya.
Lalu bagaimana dengan otak kita?
Kami menemukan bahwa rata-rata
kita memiliki 86 miliar neuron.
16 miliar di antaranya adalah korteks otak
dan jika Anda menganggap korteks otak
adalah bagian yang berfungsi untuk
kesadaran serta penalaran logika dan abstrak,
dan 16 miliar neuron itu adalah jumlah terbesar
dari semua korteks.
Saya rasa inilah penjelasan paling mudah
bagi kemampuan kognitif kita yang luar biasa.
Namun sama pentingnya adalah apa arti 86 miliar neuron itu.
Karena kita menemukan bahwa hubungan
antara ukuran otak dan jumlah neuron
dapat dijelaskan secara matematika,
kita dapat menghitung bagaimana bentuk otak manusia
jika tersusun seperti otak tikus.
Jadi, berat otak tikus dengan 86 miliar neuron
adalah 36 kilogram.
Itu tidak mungkin.
Otak sebesar itu akan hancur
akibat beratnya sendiri,
dan otak yang mustahil ini akan memerlukan tubuh
seberat 89 ton.
Saya rasa kita tidak seperti itu.
Hal ini sudah membawa kita pada satu kesimpulan penting
yaitu bahwa kita bukanlah tikus.
Otak manusia bukanlah otak tikus yang besar.
Dibandingkan dengan tikus, kita mungkin tampak istimewa, benar,
namun itu bukanlah perbandingan yang adil
karena kita tahu bahwa kita bukan tikus.
Kita adalah kera,
jadi perbandingan yang benar adalah dengan kera lainnya.
Lalu, jika Anda menghitung,
Anda akan menemukan bahwa pada umumnya
kera dengan 86 miliar neuron
akan memiliki otak seberat 1,2 kilogram,
yang tampak sesuai
untuk tubuh seberat 66 kilogram,
yang pada kasus saya memang benar,
dan itu membawa kita pada kesimpulan
yang tidak mengejutkan namun masih sangat penting:
Saya adalah kera.
Dan Anda semua adalah kera.
Begitu pula Darwin.
Saya suka berpikir bahwa Darwin akan menghargai hal ini.
Otaknya, sama seperti kita
terbuat dari gambaran otak kera lainnya.
Jadi otak manusia mungkin luar biasa, benar,
namun tidaklah istimewa dalam hal jumlah neuron
Otak manusia hanyalah otak kera yang besar.
Saya rasa itu adalah pemikiran yang sangat rendah hati dan bijaksana
yang mengingatkan kita akan tempat kita di alam.
Lalu mengapa otak kita menggunakan begitu banyak energi?
Orang lain telah menemukan
berapa banyak energi yang dipakai
oleh manusia dan binatang lainnya,
dan kini kita tahu berapa banyak neuron
yang menyusun setiap otak, lalu kita dapat menghitung.
Dan ternyata energi yang digunakan otak manusia
dan otak binatang lain sama,
sekitar enam kalori per miliar neuron per hari.
Jadi jumlah energi yang digunakan oleh otak
sangat sederhana, dan merupakan fungsi linier
dari jumlah neuron
dan ternyata otak manusia
menggunakan energi yang besar seperti yang akan Anda duga.
Jadi alasan mengapa otak manusia
menggunakan begitu banyak energi adalah hanya karena
otak manusia memiliki jumlah neuron yang banyak
dan karena kita adalah kera
dengan jumlah neuron yang lebih besar untuk ukuran tubuh tertentu
dibandingkan binatang yang lainnya,
penggunaan energi relatif otak kita juga besar,
namun itu hanya karena kita adalah kera, bukan karena kita istimewa.
Pertanyaan terakhir, lalu:
bagaimana kita memiliki jumlah neuron yang luar biasa
dan khususnya, jika kera raksasa
lebih besar daripada kita,
mengapa mereka tidak memiliki otak yang lebih besar daripada kita, dengan neuron yang lebih banyak?
Saat kita tahu betapa banyaknya energi
diperlukan untuk memiliki jumlah neuron yang banyak, saya menemukan
mungkin ada alasan yang sederhana.
Mereka tidak bisa menyediakan energi
untuk tubuh yang besar dan jumlah neuron yang banyak.
Jadi kami melakukan perhitungan.
Di satu sisi, kami menghitung
berapa banyak energi yang didapatkan seekor kera per hari
dari makanan mentah,
dan di sisi lain, berapa banyak energi
yang diperlukan tubuh dengan ukuran tertentu
dan berapa banyak energi yang diperlukan oleh otak dengan jumlah neuron tertentu,
dan kami melihat pada gabungan dari
ukuran tubuh dan jumlah neuron otak
yang dapat dimiliki oleh kera
jika kera itu makan dengan waktu tertentu per harinya.
Dan kami menemukan
bahwa karena neuron memerlukan energi yang sangat besar
ada kompromi antara ukuran tubuh dan jumlah neuron.
Jadi seekor kera yang makan 8 jam setiap hari
paling banyak dapat memiliki 53 miliar neuron,
namun berat tubuhnya tidak akan lebih
dari 25 kilogram.
Agar dapat memiliki berat lebih dari 25 kilogram,
jumlah neuronnya harus dikurangi.
Jadi antara tubuh yang besar
atau jumlah neuron yang banyak.
Saat Anda makan seperti kera,
Anda tidak akan bisa memperoleh keduanya.
Salah satu jalan keluar dari keterbatasan metabolisme ini
adalah dengan menghabiskan banyak waktu untuk makan,
namun itu akan berbahaya,
dan sampai pada titik tertentu, tidak akan mungkin lagi.
Contohnya gorila dan orang utam
dapat memiliki 30 miliar neuron
dengan menghabiskan 8 setengah jam untuk makan
dan tampaknya itulah waktu terlama yang dapat mereka habiskan untuk makan.
Sembilan jam per hari untuk makan
tampak menjadi batas untuk kera.
Bagaimana dengan kita?
Dengan 86 miliar neuron
dan berat tubuh sekitar 60 hingga 70 kilogram,
seharusnya kita menghabiskan lebih dari sembilan jam
setiap harinya untuk makan
yang tidak mungkin.
Jika kita juga seperti kera,
kita tidak akan berada di sini sekarang.
Lalu bagaimana kita bisa berada di sini?
Jika otak kita memerlukan energi sebanyak
yang seharusnya dan kita tidak bisa
menghabiskan seluruh waktu terjaga kita untuk makan,
maka satu-satunya pilihan, sebenarnya,
adalah dengan memperoleh lebih banyak energi
dari jumlah makanan yang sama.
Dan yang luar biasa adalah hal itu cocok
dengan apa yang dipercaya telah ditemukan leluhur kita
satu setengah juta tahun yang lalu,
saat mereka menemukan memasak.
Memasak adalah menggunakan api
untuk mem-pracerna makanan di luar tubuh kita.
Makanan masak lebih lembut sehingga lebih mudah dikunyah
dan lebih mudah diubah menjadi bubur di dalam mulut
sehingga makanan itu dapat dicerna lebih sempurna
dan terserap di dalam usus Anda
yang menjadikan makanan itu menghasilkan lebih banyak energi dalam waktu yang lebih singkat.
Jadi memasak membuat kita memiliki lebih banyak waktu
untuk melakukan hal menarik yang lain
dan dengan neuron kita
daripada hanya memikirkan, mencari,
dan melahap makanan
sepanjang hari.
Jadi karena memasak, apa yang sebelumnya merupakan
hutang yang besar,
dengan otak besar yang mahal dengan banyak neuron ini,
kini bisa menjadi harta utama,
kini kita dapat memperoleh energi untuk neuron yang besar
dan waktu untuk melakukan banyak hal menarik dengan neuron itu.
Jadi saya pikir hal ini menjelaskan mengapa otak manusia
tumbuh menjadi begitu besar dan cepat dalam evolusi,
sedangkan yang lain masih menjadi kera.
Dengan otak yang besar yang dimungkinkan dengan memasak ini,
kita berkembang dengan cepat dari makanan mentah menjadi budaya,
pertanian, peradaban, toko kelontong,
listrik, lemari es,
semua benda yang kini
memungkinkan kita untuk memperoleh energi yang dibutuhkan
sepanjang hari hanya dengan sekali duduk
pada restoran cepat saji kesukaan Anda.
Jadi apa yang dulunya merupakan jalan keluar
kini menjadi masalah kita,
dan ironisnya, kita melihat jalan keluarnya pada makanan mentah.
Lalu apa keuntungan dari menjadi manusia?
Apa yang kita miliki
namun tidak dimiliki binatang lain?
Jawaban saya adalah kita memiliki neuron
dengan jumlah terbesar di korteks otak
dan saya rasa itulah penjelasan paling sederhana
untuk kemampuan kognitif kita yang luar biasa.
Dan apa yang kita lakukan dan tidak dilakukan binatang lainnya,
dan yang saya yakin merupakan dasar
yang memungkinkan kita bisa memiliki
jumlah neuron paling besar di dalam korteks?
Dalam dua kata, kita memasak.
Tidak ada binatang yang memasak makanan. Hanya manusia.
Dan saya rasa karena itulah kita menjadi manusia.
Mempelajari otak manusia mengubah cara berpikir saya tentang makanan.
Kini saya melihat dapur saya
dan saya membungkukkan badan
dan berterima kasih kepada leluhur saya yang telah
menemukan sesuatu yang membuat kita menjadi manusia.
Terima kasih banyak.
(Tepuk tangan)