Penglihatan kita, seperti semua indra lainnya, dapat dibentuk dan bervariasi tergantung pada pengalaman. Ambil, misalnya, kasus-kasus ketika orang yang kehilangan satu indera mengalami peningkatan kompensasi pada orang lain - misalnya, pada tunanetra, indra peraba dan pendengaran dipertajam. Dengan bantuan metode modern, ahli saraf telah secara meyakinkan membuktikan bahwa sirkuit saraf otak memang berubah secara fisik: pusat sensorik diatur ulang untuk mencari keseimbangan yang efektif antara kemungkinan sumber daya saraf yang tersedia dan persyaratannya dengan tayangan sensorik yang masuk. Penelitian terhadap fenomena ini menunjukkan bahwa beberapa zona sensorik memiliki kecenderungan alami terhadap fungsi tertentu, tetapi juga secara jelas menunjukkan plastisitas otak yang sedang berkembang.
Ambil tikus yang buta sejak lahir, katakanlah karena kerusakan pada kedua retina. Saat dia tumbuh dewasa, Anda mengajarinya untuk melewati labirin. Kemudian Anda merusak korteks visualnya. Anda kembali meluncurkan tikus ke dalam labirin dan membandingkan waktu yang dibutuhkan sebelum dan sesudah operasi. Pada prinsipnya, kerusakan pada korteks visual seharusnya tidak mempengaruhi kemampuan tikus buta untuk melewati labirin. Tetapi temuan eksperimental klasik yang dibuat oleh Carl Lashley dan rekan-rekannya beberapa dekade yang lalu adalah bahwa tikus melakukan tugas yang lebih buruk: tampaknya, korteks visualnya sedang diinvestasikan dalam proses tersebut, meskipun kita tidak tahu caranya.
Sekitar waktu yang sama, dokter melaporkan dua jenis kebutaan perkembangan. Pada varian pertama, seorang pasien yang salah satu matanya buta sejak lahir karena katarak atau penyakit kelopak mata yang langka, setelah diatasi masalah anatomi ini, masih tetap buta atau hampir buta terhadap mata ini - sesuatu yang menghalangi jalur sarafnya untuk terhubung dengan benar. Pilihan kedua melibatkan anak-anak dengan juling bawaan: ketika mereka dewasa, salah satu mata sangat sering berhenti bekerja - yang disebut "mata malas", secara ilmiah - ambliopia. Mata tidak benar-benar menjadi buta - retinanya berfungsi - tetapi orang tersebut tidak melihatnya.
Pelopor visi David Hubel dan Thorsten Wiesel, yang menemukan prinsip pemrosesan gambar di korteks visual (dan menerima Hadiah Nobel untuk ini), dalam eksperimen dengan hewan, mengklarifikasi dasar neurologis ambliopia. Sinapsis yang menghubungkan sel retinal dengan sistem saraf pusat cukup lunak selama periode kritis di awal kehidupan. Jika neuron kortikal menerima banyak informasi dari satu mata dan tidak menerima dari yang lain, maka akson yang mewakili mata pertama menangkap semua ruang sinaptik pada neuron kortikal. Pada saat yang sama, mata kedua tetap berfungsi, tetapi tanpa koneksi dengan neuron korteks.
Dalam keadaan normal, gambar dari kedua mata direkam dengan hampir sempurna, dan titik yang sama dalam pemandangan visual merangsang satu kelompok neuron kortikal. Tetapi ketika Hubel dan Wiesel secara artifisial "mencengkeram" mata hewan muda dengan prisma yang menggeser citra kasat mata, citra dari kedua mata tersebut tidak menyatu dengan baik ke arah otak yang sama. Dengan strabismus, seseorang melihat dua gambar yang terpisah dan kontradiktif. Otak terpaksa memilih satu mata. Pada saat yang sama, koneksi yang kedua ditekan - pertama untuk sementara, kemudian secara permanen, dan mata menjadi buta secara fungsional.
Eksperimen berseni lainnya menunjukkan jenis reorganisasi reaksi kortikal yang berbeda. “Peta” retina diletakkan pada korteks visual - tentu saja, ini terdistorsi oleh permukaan korteks yang bergelombang; namun, mudah untuk memastikan bahwa titik-titik yang berdekatan pada retina diproyeksikan ke titik-titik yang berdekatan pada korteks visual, mengatur semacam peta pemandangan visual di atasnya. Charles Gilbert dari Universitas Rockefeller tanpa rasa sakit membakar lubang kecil di retina monyet dengan laser tanpa rasa sakit, kemudian merekamnya dari korteks visual untuk melihat bagaimana peta kortikal bereaksi. Awalnya, ada lubang di dalamnya, sesuai dengan lubang di retina. Tetapi setelah beberapa saat, area sekitar korteks berpindah dan menempati ruang kosong: area tetangga retina sekarang berkomunikasi dengan neuron kortikal, yang biasanya bereaksi terhadap area yang rusak.
Ini tidak berarti bahwa penglihatan area retina yang rusak dipulihkan. Jika retina Anda terpengaruh, Anda tidak akan pernah melihat apa pun hancur - di sana Anda sekarang memiliki titik buta. Tetapi bahkan jika otak tidak dapat mengimbangi lubang di retina, area di sekitarnya akan "memiliki" lebih banyak neuron kortikal daripada sebelumnya. Kita dapat mengatakan bahwa alam dengan demikian mencegah kemalasan kortikal: ketidakaktifan abadi bagian korteks yang telah berhenti menerima sinyal dari sumber alami adalah kemewahan yang tidak diizinkan, sehingga seiring waktu ia mulai menyediakan koneksi yang utuh secara fungsional.
Video promosi:
Bukti kuat plastisitas otak berasal dari pemindaian aktivitas otak orang yang terlahir buta. Ketika sukarelawan tunanetra di pemindai menggunakan jari mereka untuk membaca Braille, korteks visual utama otak, yang biasanya memproses sinyal visual, menjadi aktif. Entah bagaimana, pemrosesan informasi sentuhan telah menempati pusat visual yang tidak digunakan.
Contoh mencolok lainnya adalah pemain biola. Saat bermain biola, Anda melakukan gerakan menyapu dengan satu tangan, membungkuk di sepanjang senar, dan serangkaian gerakan yang sangat halus dengan tangan lainnya, menekan senar pada titik-titik yang jelas di leher - sangat cepat jika Anda seorang pemain biola yang baik, dan sangat cepat jika Anda seorang bintang. Tantangan luar biasa untuk kecepatan dan akurasi! Pemain biola profesional berlatih gerakan ini selama berjam-jam setiap hari. Dan ini tercermin dalam lokasi fisik koneksi di otak mereka. Gerakan jari dikendalikan oleh area tertentu di otak, dan dalam pemain biola, jari mengembang - karena jaringan otak yang berdekatan dengan fungsinya sendiri. Tapi ini hanya berlaku untuk bar hand. Area yang sama di sisi lain otak yang mengontrol tangan yang tertekuk tidak meluas, karena gerakan tangan ini relatif kasar.
Situasi sebaliknya - perampasan bukannya penggunaan berlebihan - juga telah dipelajari di laboratorium. Kucing yang dibesarkan dalam kegelapan telah kehilangan kemampuan untuk menggabungkan gambar dari kedua matanya dengan benar. Kucing lain dibesarkan dalam kondisi sedemikian rupa sehingga mereka hanya melihat garis-garis vertikal atau horizontal: di korteks visual primer mereka memiliki sejumlah besar neuron yang tidak normal yang masing-masing disetel ke vertikal dan horizontal. Kelompok kucing lain tumbuh di ruangan gelap yang diterangi oleh kilatan cahaya yang sangat singkat: hewan tersebut dapat melihat, tetapi tidak merasakan gerakan, karena retina mereka tidak memiliki waktu untuk mencatat pergerakan objek selama kilatan cahaya dan tidak ada neuron di korteks mereka yang secara selektif bereaksi terhadap gerakan di arah yang berbeda.
Semua ini menunjukkan kelenturan sistem sensorik yang muncul. Tetapi bagaimana jika seseorang tumbuh tanpa penglihatan sama sekali? Ahli saraf Donald Hebb memperkirakan bahwa penglihatan dapat dipelajari secara luas. Persepsi kompleks dibentuk melalui pengalaman, oleh asosiasi, dan, menurutnya, ini harus terjadi pada usia dini, sebelum otak kehilangan kemampuan untuk membentuk kumpulan baru yang diperlukan. Pada dasarnya, idenya benar: banyak yang sangat bergantung pada pengalaman visual. Namun, kesimpulan bahwa hal ini terjadi pada usia muda tampaknya hanya sebagian yang benar.
Bukti berasal dari eksperimen dengan orang-orang yang lahir buta dan kemudian berbakat penglihatan. Pavan Sinha dari Massachusetts Institute of Technology, saat berkunjung ke tanah airnya, mengetahui bahwa sekitar 300 ribu anak dengan katarak kongenital padat tinggal di desa-desa di India. Pada anak-anak ini, lensa mata digantikan oleh jaringan fibrosa yang keruh. Katarak memungkinkan cahaya masuk dan memungkinkan Anda untuk membedakannya dari kegelapan, tetapi tidak perlu berbicara tentang melihat detail. Dengan brilian menggabungkan sains dengan humanisme, Sinha menyelenggarakan program untuk menemukan dan membawa anak-anak ini ke New Delhi, di mana ahli bedah di rumah sakit modern mengganti lensa mereka dengan analog buatan (operasi katarak yang sama dilakukan untuk banyak orang lanjut usia).
Tim Sinha menguji penglihatan pasien muda sebelum operasi, segera setelah operasi, dan berbulan-bulan atau bertahun-tahun kemudian. Pasca pengangkatan katarak, penglihatan anak tidak cepat sembuh. Pada awalnya, dunia tampak kabur dan kabur bagi mereka. Tetapi seiring waktu, mereka mulai melihat dengan jelas, dan setelah beberapa bulan mereka sudah bisa membedakan detail, dan tidak hanya membedakan terang dari kegelapan. Banyak yang sekarang dapat berjalan tanpa tongkat putih, mengendarai sepeda di jalan yang ramai, berkenalan dengan teman dan keluarga, bersekolah, dan melakukan kegiatan penglihatan lainnya.
Namun mereka tampaknya tidak pernah mencapai penglihatan yang sempurna. Tingkat keparahannya tetap di bawah normal bahkan setelah berbulan-bulan pelatihan. Seorang pasien mengatakan bahwa dia bisa membaca berita utama surat kabar, tetapi tidak bisa membaca baik-baik. Yang lain mengalami kesulitan dengan tugas visual tertentu, seperti mengenali dua bentuk yang tumpang tindih secara terpisah. Dengan demikian, penglihatan dapat dipulihkan, tetapi plastisitas sistem visual tidak terbatas.
Bukti lain dari hal ini adalah kerja area khusus dari lobus temporal bawah, yang merespon secara eksklusif ke wajah sebagai rangsangan visual - yang disebut "bintik wajah" (zona wajah berbentuk spindel). Fakta bahwa mereka ditemukan secara stabil di tempat yang sama pada orang (atau monyet) yang berbeda menunjukkan bahwa mereka secara alami tertanam di otak. Saat anak-anak India belajar melihat, aktivitas otak mereka mengalami perubahan: segera setelah pengangkatan katarak, reaksi terhadap rangsangan visual, termasuk gambar wajah, tidak teratur, tersebar di seluruh korteks serebral, tetapi segera digantikan oleh serangkaian bintik yang terletak di posisi normal mereka. … Hal ini menunjukkan bahwa otak mengetahui sebelumnya di mana bintik-bintik wajah seharusnya berada, dan menunjukkan struktur visual yang ditentukan sebelumnya.
Akhirnya, pada 2017, Margaret Livingston dan yang lainnya di Harvard Medical School menerbitkan hasil eksperimen yang solid dan elegan tentang plastisitas saraf sensorik. Mereka memelihara kera sejak lahir sedemikian rupa sehingga mereka tidak pernah melihat wajah. Baik manusia, kera, atau orang lain. Monyet-monyet itu dirawat dengan cinta, tetapi para peneliti memakai topeng las setiap kali berkomunikasi dengan mereka.
Jika tidak, kera tumbuh dalam dunia visual yang sepenuhnya normal: mereka bisa melihat segala sesuatu di kandang mereka dan di seluruh ruangan; bisa melihat tubuh, lengan dan kaki pelaku eksperimen; dapat melihat botol bayi dari mana mereka diberi makan. Mereka bisa mendengar suara kawanan monyet yang biasa. Satu-satunya hal yang tidak bisa mereka lihat adalah wajah. Monyet berkembang secara normal, sebagian besar, dan ketika mereka diperkenalkan ke kawanannya, mereka berhasil mulai berkomunikasi dengan kerabat mereka dan berhasil berintegrasi ke dalam masyarakat monyet.
Para peneliti menguji aktivitas otak kera dengan memberi mereka berbagai rangsangan visual, termasuk wajah. Seperti yang bisa Anda duga, mereka tumbuh tanpa bintik wajah di otak. Perlu dicatat bahwa area di lobus temporal, yang biasanya berfungsi untuk pengenalan wajah, malah bereaksi terhadap gambar tangan. Dalam lingkungan sosial normal, objek visual terpenting bagi primata adalah wajah. Wajah memberi sinyal kemarahan, ketakutan, permusuhan, cinta, dan semua informasi emosional lainnya yang penting untuk kelangsungan hidup dan kemakmuran. Rupanya, detail lingkungan terpenting kedua bagi primata adalah tangan: tangan monyet sendiri dan tangan peneliti yang memberi makan dan membesarkan mereka.
Meskipun bintik-bintik "wajah" mereka berubah menjadi yang "jinak", penggantian ini ternyata plastik sampai batas tertentu. Sekitar enam bulan setelah kera akhirnya diizinkan untuk melihat wajah para peneliti dan monyet lainnya, neuron di area otak ini secara bertahap mendapatkan kembali daya terima ke wajah. Jelas, wajah menyampaikan begitu banyak informasi penting sehingga mereka mampu menangkap kembali area otak yang sebelumnya ditangkap oleh tangan.
Kutipan dari buku "We Know It When We See It" oleh ahli saraf dan dokter mata Amerika Richard Masland (1942–2019)
