Struktur Otak Manusia

Otak manusia dewasa beratnya rata-rata sekitar 3 lb (1,5 kg) dengan ukuran sekitar 1.130 sentimeter kubik (cm ³⁾ pada wanita dan 1260 cm ³ pada pria, meskipun ada variasi individu yang besar. Otak manusia berada pada berat 100g rata-rata dari seorang wanita, bahkan ketika dikoreksi untuk perbedaan ukuran tubuh Otak sangat lembut, memiliki konsistensi yang mirip dengan gelatin atau perusahaan tahu lembut. Meskipun disebut sebagai "materi abu-abu", korteks hidup adalah pink-beige dalam warna dan sedikit off-putih di interior. Foto di sebelah kanan menunjukkan sepotong horizontal kepala orang dewasa, dari Perpustakaan Nasional Proyek Terlihat Manusia Kedokteran. Dalam proyek ini, dua mayat manusia (dari seorang pria dan seorang wanita) dibekukan dan kemudian diiris menjadi bagian tipis, yang secara individual difoto dan digital. Potongan di sini adalah diambil dari jarak kecil di bawah bagian atas otak, dan menunjukkan korteks serebral (lapisan seluler rumit di luar) dan materi putih yang mendasari, yang terdiri dari saluran serat myelinated bepergian ke dan dari korteks serebral. Pada usia 20, seorang pria memiliki sekitar 176.000 km dan seorang wanita, sekitar 149.000 km akson myelinated di otak mereka.

Belahan otak membentuk bagian terbesar dari otak manusia dan terletak di atas sebagian besar struktur otak lainnya. Mereka ditutupi dengan lapisan kortikal dengan topografi yang berbelit-belit. Di bawah otak terletak batang otak, menyerupai batang otak yang terpasang. Pada bagian belakang otak, di bawah otak dan di belakang batang otak, serebelum adalah, struktur dengan permukaan horizontal berkerut yang membuatnya tampak berbeda dari daerah otak lainnya. Struktur yang sama yang hadir pada mamalia lain, meskipun otak kecil tidak begitu besar relatif ke seluruh otak. Sebagai aturan, semakin kecil otak, semakin sedikit berbelit-belit korteks. Korteks seekor tikus atau mouse hampir sepenuhnya mulus. Korteks lumba-lumba atau ikan paus, di sisi lain, lebih rumit daripada korteks manusia.

Fitur yang dominan dari otak manusia adalah''''corticalization. Korteks serebral pada manusia begitu besar sehingga membayangi setiap bagian lain dari otak. Sebuah struktur beberapa subkortikal menunjukkan perubahan yang mencerminkan kecenderungan ini. Cerebellum, misalnya, memiliki zona medial terhubung terutama untuk area motorik subkortikal, dan zona lateral dihubungkan terutama korteks. Pada manusia zona lateral yang mengambil sebagian kecil jauh lebih besar dari otak kecil daripada di kebanyakan spesies mamalia lainnya. Corticalization tercermin dalam fungsi serta struktur. Pada tikus, operasi pengangkatan seluruh korteks serebral daun hewan yang masih mampu berjalan-jalan dan berinteraksi dengan lingkungan. Dalam kerusakan, korteks serebral manusia sebanding menghasilkan keadaan koma permanen.

Korteks serebral hampir simetris dalam bentuk lahiriah, dengan belahan otak kiri dan kanan. Anatomi konvensional membagi menjadi empat masing-masing belahan "lobus", lobus frontal, lobus parietal, lobus temporal, dan lobus oksipital. Adalah penting untuk menyadari bahwa kategorisasi ini tidak benar-benar timbul dari struktur korteks itu sendiri: lobus diberi nama setelah tulang tengkorak yang menimpa mereka. Ada satu pengecualian: perbatasan antara lobus frontal dan parietal digeser mundur ke sulkus sentral, lipatan mendalam yang menandai baris tempat somatosensori korteks primer dan korteks motor utama datang bersama-sama.

Para peneliti yang mempelajari fungsi korteks membaginya menjadi tiga kategori fungsional daerah, atau daerah. Salah satu terdiri dari daerah sensorik primer, yang menerima sinyal dari saraf sensorik dan wilayah dengan cara inti relay di talamus. Daerah sensorik primer mencakup area visual lobus oksipital, area auditori pada lobus temporal, dan daerah somatosensori di lobus parietalis. Sebuah kategori kedua adalah daerah motorik primer, yang mengirimkan akson ke motor neuron di batang otak dan tulang belakang akord. Daerah ini menempati bagian belakang lobus frontalis, tepat di depan area somatosensori. Kategori ketiga terdiri dari sisa bagian korteks, yang disebut area asosiasi. Daerah ini menerima input dari daerah sensorik dan bagian bawah otak dan terlibat dalam proses kompleks yang kita sebut persepsi, pikiran, dan pengambilan keputusan. Jumlah korteks asosiasi, relatif terhadap dua kategori lainnya, meningkat secara dramatis sebagai salah satu pergi dari mamalia sederhana, seperti tikus dan kucing, untuk yang lebih kompleks, seperti simpanse dan manusia.

Korteks serebral pada dasarnya adalah lembaran jaringan saraf, dilipat dengan cara yang memungkinkan area permukaan besar agar sesuai dalam batas-batas tengkorak. Setiap belahan otak, pada kenyataannya, memiliki luas permukaan total sekitar 1,3 meter persegi. Anatomi setiap panggilan lipat sulkus kortikal, dan daerah lipatan halus antara gyrus sebuah. Kebanyakan otak manusia menunjukkan pola serupa lipat, namun ada variasi yang cukup dalam bentuk dan penempatan lipatan untuk membuat otak setiap unik. Namun demikian, pola ini konsisten cukup untuk setiap flip besar untuk memiliki nama, misalnya, "gyrus frontal unggul", "postcentral sulkus", atau "trans-oksipital sulkus". Fitur lipat Jauh di dalam otak seperti fisura antar-belahan otak dan lateral, dan korteks insular yang hadir di hampir semua mata pelajaran normal.

Bagian yang berbeda dari korteks serebral yang terlibat dalam fungsi kognitif dan perilaku yang berbeda. Perbedaan muncul dalam beberapa cara: efek kerusakan otak lokal, pola aktivitas daerah terkena saat otak diperiksa menggunakan teknik pencitraan fungsional, konektivitas dengan daerah subkortikal, dan perbedaan regional dalam arsitektur seluler korteks. Ahli anatomi menggambarkan sebagian besar korteks-bagian yang mereka sebut''isocortex''-memiliki enam lapisan, tetapi tidak semua lapisan yang jelas dalam semua bidang, dan bahkan ketika lapisan hadir, ketebalan dan organisasi selular dapat bervariasi. Beberapa ahli anatomi telah membangun peta dari area kortikal berdasarkan variasi dalam penampilan lapisan seperti yang terlihat dengan mikroskop. Salah satu skema yang paling banyak digunakan berasal dari Brodmann, yang memisahkan korteks menjadi 51 wilayah yang berbeda dan ditugaskan masing-masing nomor (anatomi sejak dibagi banyak daerah Brodmann). Sebagai contoh, daerah Brodmann 1 adalah korteks somatosensori primer, daerah Brodmann 17 adalah korteks visual primer, dan area Brodmann 25 adalah korteks anterior cingulate.

Topografi

Banyak otak daerah Brodmann didefinisikan memiliki struktur internalnya sendiri kompleks. Dalam sejumlah kasus, area otak tersebut akan disusun dalam "peta topografi", di mana bit berdampingan dari korteks sesuai dengan bagian sebelah tubuh, atau beberapa entitas yang lebih abstrak. Sebuah contoh sederhana dari jenis korespondensi adalah korteks motor utama, sebuah strip jaringan berjalan sepanjang tepi anterior sulkus sentral, ditunjukkan dalam gambar ke kanan. Area motorik innervating setiap bagian tubuh muncul dari sebuah zona yang berbeda, dengan bagian tubuh tetangga diwakili oleh zona tetangga. Stimulasi listrik dari korteks pada setiap titik menyebabkan otot-kontraksi di bagian tubuh yang diwakili. Ini "somatotopic" representasi tidak merata, namun. Kepala, misalnya, diwakili oleh sebuah daerah sekitar tiga kali lebih besar zona untuk seluruh punggung dan batang. Ukuran zona berkorelasi dengan presisi kontrol motor dan diskriminasi sensoris mungkin. Daerah untuk bibir, jari, dan lidah sangat besar, mengingat ukuran proporsional mewakili bagian tubuh mereka.

Di daerah visual, peta retinotopic-yaitu, mereka mencerminkan topografi retina, lapisan neuron diaktifkan cahaya-lapisan bagian belakang mata. Dalam hal ini juga representasi tidak merata: fovea-daerah di tengah lapangan visual sangat overrepresented dibandingkan dengan pinggiran. Sirkuit visual dalam korteks serebral manusia mengandung beberapa lusin peta retinotopic berbeda, masing-masing dikhususkan untuk menganalisis input stream visual dalam cara tertentu. Korteks visual primer (daerah Brodmann 17), yang merupakan penerima utama dari input langsung dari bagian visual dari thalamus, mengandung banyak neuron yang paling mudah diaktifkan dengan tepi dengan orientasi khusus bergerak di titik tertentu di bidang visual. Daerah visual jauh hilir ekstrak fitur seperti warna, gerak, dan bentuk.

Di daerah pendengaran, peta utama adalah tonotopic. Suara yang diuraikan menurut frekuensi (yaitu, nada tinggi vs nada rendah) dengan daerah pendengaran subkortikal, dan parsing ini tercermin oleh zona pendengaran utama dari korteks. Seperti dengan sistem visual, ada beberapa peta kortikal tonotopic, masing-masing dikhususkan untuk menganalisis suara dengan cara tertentu.

Dalam peta topografi ada kadang-kadang bisa halus tingkat struktur spasial. Dalam korteks visual primer, misalnya, di mana organisasi utama adalah retinotopic dan tanggapan utamanya adalah untuk bergerak tepi, sel-sel yang merespon tepi orientasi yang berbeda-spasial terpisah dari satu sama lain.

Lateralisasi

Setiap belahan otak berinteraksi terutama dengan setengah tubuh, tetapi untuk alasan yang tidak jelas, hubungan disilangkan: sisi kiri otak berinteraksi dengan sisi kanan tubuh, dan sebaliknya. Koneksi motorik dari otak ke sumsum tulang belakang, dan koneksi sensori dari sumsum tulang belakang ke otak, baik garis tengah salib di tingkat batang otak. Input visual mengikuti aturan yang lebih kompleks: saraf optik dari dua mata datang bersama-sama pada titik yang disebut kiasme optik, dan setengah dari serat dari setiap saraf memisahkan diri untuk bergabung dengan yang lain. Hasilnya adalah bahwa koneksi dari kiri setengah dari retina, di kedua mata, pergi ke sisi kiri otak, sedangkan koneksi dari kanan setengah dari retina pergi ke sisi kanan otak. Karena setiap setengah retina menerima cahaya yang datang dari setengah berlawanan dari bidang visual, konsekuensi fungsional adalah bahwa input visual dari sisi kiri dunia pergi ke sisi kanan otak, dan sebaliknya. Jadi, sisi kanan otak menerima masukan somatosensori dari sisi kiri tubuh, dan masukan visual dari sisi kiri lapangan visual pengaturan yang mungkin bermanfaat untuk koordinasi visuomotor.

Kedua belahan otak ini dihubungkan oleh sebuah bundel saraf yang sangat besar yang disebut corpus callosum, yang melintasi garis tengah di atas tingkat thalamus. Ada juga dua koneksi yang lebih kecil banyak, commisure anterior dan commisure hipokampus, serta koneksi subkortikal banyak yang melintasi garis tengah. Corpus callosum adalah jalan utama komunikasi antara dua belahan, meskipun. Ini menghubungkan setiap titik pada korteks ke titik bayangan cermin di belahan bumi sebaliknya, dan juga menghubungkan ke titik fungsional terkait di daerah kortikal berbeda.

Dalam banyak hal, sisi kiri dan kanan otak yang simetris dalam hal fungsi. Misalnya, mitra dari area motor belahan kiri mengendalikan tangan kanan adalah daerah belahan kanan mengendalikan tangan kiri. Namun demikian, pengecualian penting, yang melibatkan bahasa dan kognisi spasial. Pada kebanyakan orang, belahan kiri "dominan" untuk bahasa: stroke yang merusak bahasa daerah kunci dalam otak kiri dapat meninggalkan korban tidak dapat berbicara atau mengerti, sedangkan kerusakan setara dengan belahan kanan akan menyebabkan penurunan hanya kecil dengan bahasa keterampilan.

Sebagian besar dari pemahaman kita tentang interaksi antara dua belahan telah datang dari studi tentang "split-otak pasien"-orang yang menjalani bedah lintang corpus callosum dalam upaya untuk mengurangi keparahan serangan epilepsi. Pasien ini tidak menunjukkan perilaku yang tidak biasa yang segera jelas, tetapi dalam beberapa kasus dapat berperilaku hampir seperti dua orang yang berbeda dalam tubuh yang sama, dengan tangan kanan mengambil tindakan dan kemudian tangan kiri kehancuran itu. Kebanyakan pasien tersebut, saat sebentar ditunjukkan gambar di sisi kanan dari titik fiksasi visual, mampu menjelaskan secara lisan, tapi ketika gambar yang ditunjukkan di sebelah kiri, tidak dapat menggambarkannya, tetapi mungkin dapat memberikan indikasi dengan tangan kiri dari sifat objek yang ditampilkan.

Perlu dicatat bahwa perbedaan antara belahan otak kiri dan kanan yang sangat berlebihan dalam banyak literatur populer pada topik ini. Keberadaan perbedaan telah kokoh didirikan, tapi buku-buku populer jauh melampaui bukti dalam menghubungkan fitur kepribadian atau intelijen pada dominasi otak kiri atau kanan.