Apa yang begitu istimewa dari otak manusia?

Otak manusia itu membingungkan -- otak itu jauh lebih besar bila dibanidingkan ukuran tubuh kita, menggunakan energi dalam jumlah besar untuk ukurannya dan memiliki korteks otak yang sangat padat. Namun: mengapa? Ilmuwan syaraf Suzana Herculano-Houzel memakai topi detektifnya dan membawa kita melalui misteri ini. Dengan membuat "sup otak," dia memperoleh kesimpulan yang mengagetkan

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)