How do we safely study living brains? - John Borghi and Elizabeth Waters

Translator: Zahra Wijaya Reviewer: Sarmoko Sarmoko

As far as we know,

Sejauh yang kita tahu,

there’s only one thing in our solar system sophisticated enough to study itself:

hanya ada satu benda dalam tata surya kIta

yang cukup canggih untuk mempelajari dirinya sendiri:

the human brain.

otak manusia.

But this self-investigation is incredibly challenging;

Tapi menyelidiki diri sendiri sangatlah menantang;

a living brain is shielded by a thick skull,

otak yang hidup dilindungi oleh tengkorak yang tebal,

swaddled in layers of protective tissue,

terbungkus oleh lapisan-lapisan jaringan pelindung,

and made up of billions of tiny, connected cells.

dan terdiri atas miliran sel yang kecil dan terhubung.

That’s why it’s so difficult to isolate, observe, and understand diseases

Sehingga sangat sulit untuk memisahkan, mengamati, dan memahami penyakit

like Alzheimer’s.

seperti Alzheimer.

So how do we study living brains without harming their owners?

Jadi bagaimana kIta meneliti otak hidup tanpa membahayakan pemiliknya?

Kita dapat menggunakan tiga cara yaitu EEG,

We can use a trio of techniques called EEG,

fMRI,

fMRI,

and PET.

dan PET.

Each measures something different and has its own strengths and weaknesses,

Tiap metode mengukur dengan cara berbeda dan mempunyai keunggulan dan kelemahan,

and we’ll look at each in turn.

dan kita akan melihatnya satu per satu.

First is EEG, or electroencephalography,

Pertama adalah EEG, atau elektro-ensefalografi,

which measures electrical activity in your brain.

yang mengukur aktivitas kelistrikan di otakmu.

As brain cells communicate, they produce waves of electricity.

Saat sel-sel otak berkomunikasi, mereka menghasilkan gelombang listrik.

Electrodes placed on the skull pick up these waves,

Elektrode diletakkan di tengkorak untuk menangkap gelombang ini,

and differences in the signals detected between electrodes

dan perbedaan pada sinyal yang dideteksi antar elektrode

provide information about what’s happening.

bisa menjelaskan tentang apa yang terjadi.

This technique was invented almost 100 years ago,

Teknik ini ditemukan sekitar 100 tahun yang lalu,

and it’s still used to diagnose conditions like epilepsy and sleep disorders.

dan masih digunakan untuk mendiagnosis penyakit

seperti penyakit epilepsi dan gangguan tidur.

It’s also used to investigate what areas of the brain are active

EEG juga dipakai untuk menyelidiki bagian otak yang aktif

during learning or paying attention.

selama kegiatan belajar atau memperhatikan sesuatu.

EEG is non-invasive,

EEG adalah teknik yang non-invasif,

relatively inexpensive,

relatif murah,

and fast:

dan cepat:

it can measure changes that occur in just milliseconds.

EEG bisa mengukur perubahan yang terjadi hanya dalam ukuran milidetik.

Unfortunately, it’s hard to determine

Sayangnya, susah untuk menentukan

exactly where any particular pattern originates.

dengan tepat di mana pola itu berasal.

Electrical signals are generated constantly all over the brain

Sinyal kelistrikan terus dihasilkan di seluruh otak

and they interact with each other to produce complex patterns.

dan mereka berinteraksi satu sama lain untuk menghasilkan pola rumit.

Using more electrodes or sophisticated data-processing algorithms can help.

Memakai banyak elektrode atau algoritme pengolah data canggih bisa membantu.

But in the end, while EEG can tell you precisely when certain activity occurs,

Tapi akhirnya, memang EEG bisa memberitahu secara tepat kapan aktivitas terjadi,

it can’t tell you precisely where.

tapi EEG tidak bisa memberitahu di mana lokasi pastinya.

To do that, you’d need another technique,

Untuk itu, kamu perlu teknik yang lain,

such as functional magnetic resonance imaging, or fMRI.

seperti pencitraan resonansi magnetik fungsional, atau fMRI.

fMRI measures how quickly oxygen is consumed by brain cells.

fMRI mengukur seberapa cepat oksigen digunakan oleh sel otak.

Active areas of the brain use oxygen more quickly.

Bagian otak yang aktif menghabiskan oksigen lebih cepat.

So watching an fMRI scan while a person completes cognitive or behavioral tasks

Mengamati pemindaian fMRI saat seorang mengerjakan tugas kognitif atau perilaku

can provide information about which regions of the brain might be involved.

bisa memberi tahu bagian otak mana yang terlibat.

That allows us to study everything from how we see faces

Ini memungkinkan kita meneliti segalanya, dari cara melihat wajah

to how we understand what we’re feeling.

hingga bagaimana memahami apa yang kita rasakan.

fMRI can pinpoint differences in brain activity to within a few millimeters,

fMRI dapat menunjukkan perbedaan dalam aktivitas otak hingga beberapa milimeter,

but it’s thousands of times slower than EEG.

tapi ini lebih lambat ribuan kali dibandingkan EEG.

Using the two techniques together

Menggunakan kedua teknik secara bersamaan

can help show when, and where, neural activity is occurring.

dapat membantu menunjukkan kapan dan di mana aktivitas saraf sedang terjadi

The third, even more precise, technique is called positron emission tomography

Ketiga yaitu teknik yang lebih teliti bernama tomografi emisi positron

and it measures radioactive elements introduced into the brain.

dan ia mengukur unsur radioaktif yang dimasukkan ke otak.

That sounds much scarier than it actually is;

Metode ini terdengar menakutkan tapi sebenarnya tidak;

PET scans, like fMRI and EEG, are completely safe.

pemindaian PET, seperti fMRI dan EEG adalah metode sangat aman.

During a PET scan, a small amount of radioactive material called a tracer

Selama pemindaian PET, sejumlah kecil bahan radioaktif yang disebut pelacak

is injected into the bloodstream,

disuntikkan ke aliran darah,

and doctors monitor its circulation through the brain.

dan para dokter memantau peredarannya yang melewati otak.

Dengan mengubah pelacaknya untuk mengikat molekul khusus,

By modifying the tracer to bind to specific molecules,

researchers can use PET to study the complex chemistry in our brains.

peneliti bisa menggunakan PET untuk meneliti proses kimia rumit dalam otak.

PET berguna untuk meneliti bagaimana obat mempengaruhi otak

It’s useful for studying how drugs affect the brain

and detecting diseases like Alzheimer’s.

dan mendeteksi penyakit seperti Alzheimer.

But this technique has the lowest time resolution of all

Tetapi teknik ini mempunyai resolusi waktu paling lama

because it takes minutes for the tracer to circulate and changes to show up.

karena pelacaknya perlu beberapa menit untuk beredar dan perubahan muncul.

These techniques collectively help doctors and scientists

Teknik ini secara bersama membantu dokter dan ilmuwan

connect what happens in the brain with our behavior.

menghubungkan apa yang terjadi di otak dengan tingkah laku kita,

But they’re also limited by how much we still don't know.

Tetapi mereka juga dibatasi oleh seberapa banyaknya yang tidak kita ketahui

For example, let's say researchers are interested in studying how memory works.

Contohnya, beberapa peneliti tertarik dengan meneliti bagaimana ingatan bekerja.

After asking 50 participants to memorize a series of images while in MRI scanners,

Setelah meminta 50 peserta untuk menghafal beberapa gambar sembari pemindaian MRI,

the researchers might analyze the results

peneliti bisa menganalisis hasilnya

and discover a number of active brain regions.

dan menemukan beberapa bagian otak yang aktif.

Making a link between memory and specific parts of the brain

Menghubungkan ingatan dan bagian khusus dari otak

is an important step forward.

adalah kemajuan penting.

Tetapi penelitian di masa depan akan diperlukan

But future research would be necessary

to better understand what’s happening in each region,

untuk lebih memahami apa yang terjadi di setiap bagian,

how they work together,

bagaimana mereka bekerja sama,

and whether the activity is because of their involvement in memory

dan apakah aktivitasnya dikarenakan keterlibatannya dalam ingatan

or another process occurring simultaneously.

atau proses lain yang terjadi pada waktu bersamaan.

More advanced imaging and analysis technology

Teknologi pencitraan dan analisis yang lebih canggih

might one day provide more accurate results

suatu hari nanti bisa menyediakan hasil yang lebih akurat

and even distinguish

dan bahkan dapat membedakan

the activity of individual neurons.

aktivitas tiap neuron.

Until then, our brains will keep measuring, analyzing, and innovating

Sampai saat itu, otak kita akan terus menilai, menganalisis, dan berinovasi,

in pursuit of that quest to understand

dalam pengajaran dari pencarian untuk memahami

one of the most remarkable things we’ve ever encountered.

salah satu benda paling luar biasa yang pernah kita jumpai.