"Kami sekarang dapat menguping otak di kehidupan nyata," kata Josef Parvizi, penulis senior studi tersebut.
Wilayah otak yang diaktifkan ketika orang diminta untuk melakukan perhitungan matematis dalam lingkungan eksperimental sama diaktifkan ketika mereka menggunakan angka - atau bahkan istilah kuantitatif yang tidak tepat, seperti "lebih dari" - dalam percakapan sehari-hari, menurut sebuah studi oleh Stanford University School of Ilmuwan kedokteran.
Kredit gambar: agsandrew / Shutterstock
Dengan menggunakan metode baru, para peneliti mengumpulkan bukti kuat pertama bahwa pola aktivitas otak yang terlihat pada seseorang yang melakukan latihan matematika dalam kondisi yang dikontrol secara eksperimental sangat mirip dengan yang diamati ketika orang tersebut terlibat dalam pemikiran kuantitatif dalam kehidupan sehari-hari.
"Kami sekarang dapat menguping otak di kehidupan nyata," kata Josef Parvizi, MD, PhD, profesor asosiasi ilmu saraf dan ilmu saraf dan direktur Program Intracranial Cognitive Electrophysiology Human Stanford. Parvizi adalah penulis senior studi ini, yang diterbitkan 15 Oktober di Komunikasi Alam. Penulis utama studi ini adalah sarjana postdoctoral Mohammad Dastjerdi, MD, PhD, dan mahasiswa pascasarjana Muge Ozker.
Temuan ini dapat mengarah pada aplikasi "membaca pikiran" yang, misalnya, akan memungkinkan pasien yang dibisukan oleh stroke untuk berkomunikasi melalui pemikiran pasif.Dapat dibayangkan, itu juga dapat menyebabkan hasil yang lebih dystopian: implan chip yang memata-matai atau bahkan mengendalikan pikiran orang.
"Ini menarik, dan sedikit menakutkan," kata Henry Greely, JD, Deane F. dan Kate Edelman Johnson Profesor Hukum dan ketua komite pengarah Pusat Stanford untuk Biomedis Etika, yang tidak memainkan peran dalam penelitian ini tetapi akrab dengan isinya dan menggambarkan dirinya "sangat terkesan" dengan temuan. "Ini menunjukkan, pertama, bahwa kita dapat melihat ketika seseorang berhadapan dengan angka dan, kedua, bahwa suatu hari kita mungkin dapat memanipulasi otak untuk mempengaruhi bagaimana seseorang berurusan dengan angka."
Para peneliti memantau aktivitas listrik di wilayah otak yang disebut intraparietal sulcus, yang dikenal penting dalam perhatian dan gerak mata dan tangan. Penelitian sebelumnya telah mengisyaratkan bahwa beberapa gugus sel saraf di daerah ini juga terlibat dalam numerosity, persamaan matematika dari literasi.
Namun, teknik yang telah digunakan studi sebelumnya, seperti pencitraan resonansi magnetik fungsional, terbatas pada kemampuannya untuk mempelajari aktivitas otak dalam pengaturan kehidupan nyata dan untuk menentukan waktu yang tepat dari pola penembakan sel-sel saraf. Studi-studi ini berfokus pada pengujian hanya satu fungsi spesifik dalam satu wilayah otak tertentu, dan telah mencoba untuk menghilangkan atau menjelaskan setiap faktor pembaur yang mungkin. Selain itu, subjek eksperimental harus lebih atau kurang bergerak di dalam ruang tabung gelap yang keheningannya akan diselingi oleh suara-suara yang konstan, keras, mekanis, membenturkan sementara gambar melintas di layar komputer.
"Ini bukan kehidupan nyata," kata Parvizi. "Kamu tidak di kamarmu, minum teh dan mengalami peristiwa kehidupan secara spontan." Pertanyaan yang sangat penting, katanya, adalah: "Bagaimana populasi sel-sel saraf yang telah diperlihatkan secara eksperimental menjadi penting secara khusus berfungsi bekerja dalam kehidupan nyata? "
Metode timnya, yang disebut pencatatan intrakranial, memberikan presisi anatomi dan temporal yang sangat indah dan memungkinkan para ilmuwan untuk memantau aktivitas otak ketika orang-orang tenggelam dalam situasi kehidupan nyata. Parvizi dan rekan-rekannya memanfaatkan otak tiga sukarelawan yang sedang dievaluasi untuk kemungkinan perawatan bedah kejang epilepsi yang berulang dan resistan terhadap obat.
Prosedur ini melibatkan pengangkatan sementara sebagian tengkorak pasien dan memposisikan paket elektroda pada permukaan otak yang terbuka. Hingga satu minggu, pasien tetap terhubung ke alat pemantauan sementara elektroda mengambil aktivitas listrik di dalam otak. Pemantauan ini berlanjut tanpa gangguan selama pasien tinggal di rumah sakit, menangkap kejang berulang yang tak terelakkan dan memungkinkan ahli saraf untuk menentukan tempat yang tepat di otak setiap pasien tempat kejang berasal.
Selama waktu ini, pasien tetap ditambatkan ke alat pemantauan dan sebagian besar terbatas pada tempat tidur mereka. Tetapi sebaliknya, kecuali untuk gangguan khas dari pengaturan rumah sakit, mereka nyaman, bebas dari rasa sakit dan bebas untuk makan, minum, berpikir, berbicara dengan teman dan keluarga secara langsung atau di telepon, atau menonton video.
Elektroda yang ditanamkan di kepala pasien seperti penyadapan, masing-masing menguping populasi beberapa ratus ribu sel saraf dan melapor kembali ke komputer.
Dalam penelitian ini, tindakan partisipan juga dipantau oleh kamera video selama mereka menginap. Hal ini memungkinkan para peneliti nantinya untuk mengkorelasikan kegiatan sukarela pasien dalam pengaturan kehidupan nyata dengan perilaku sel saraf di wilayah otak yang dipantau.
Sebagai bagian dari penelitian ini, sukarelawan menjawab pertanyaan benar / salah yang muncul di layar laptop, satu demi satu. Beberapa pertanyaan memerlukan perhitungan - misalnya, apakah benar atau salah bahwa 2 + 4 = 5? - sementara yang lain menuntut apa yang oleh para ilmuwan disebut ingatan episodik - benar atau salah: saya minum kopi saat sarapan pagi ini. Dalam kasus lain, pasien hanya diminta untuk menatap garis bidik di tengah layar kosong untuk menangkap apa yang disebut "keadaan istirahat" otak.
Konsisten dengan penelitian lain, tim Parvizi menemukan bahwa aktivitas listrik dalam kelompok sel saraf tertentu dalam sulkus intraparietal melonjak ketika, dan hanya ketika, relawan melakukan perhitungan.
Setelah itu, Parvizi dan rekan-rekannya menganalisis catatan elektroda harian masing-masing relawan, mengidentifikasi banyak lonjakan aktivitas intraparietal-sulkus yang terjadi di luar pengaturan eksperimental, dan beralih ke rekaman video yang direkam untuk melihat apa yang telah dilakukan relawan ketika lonjakan tersebut terjadi.
Mereka menemukan bahwa ketika seorang pasien menyebutkan nomor - atau bahkan referensi kuantitatif, seperti "lebih banyak," "banyak" atau "lebih besar dari yang lain" - ada lonjakan aktivitas listrik pada populasi sel saraf yang sama dari sulkus intraparietal yang diaktifkan ketika pasien melakukan perhitungan dalam kondisi eksperimental.
Itu adalah penemuan yang tidak terduga. "Kami menemukan bahwa wilayah ini diaktifkan tidak hanya ketika membaca angka atau memikirkannya, tetapi juga ketika pasien merujuk lebih secara kuantitas," kata Parvizi.
"Sel-sel saraf ini tidak menembak dengan kacau," katanya. "Mereka sangat terspesialisasi, hanya aktif ketika subjek mulai memikirkan angka. Ketika subjek mengenang, tertawa atau berbicara, mereka tidak diaktifkan. "Dengan demikian, dimungkinkan untuk mengetahui, hanya dengan berkonsultasi dengan catatan elektronik aktivitas otak peserta, apakah mereka terlibat dalam pemikiran kuantitatif selama kondisi yang tidak eksperimental.
Setiap ketakutan akan pengendalian pikiran yang akan datang, paling tidak, prematur, kata Greely. "Secara praktis, ini bukan hal yang paling sederhana di dunia untuk menanamkan elektroda ke dalam otak manusia. Itu tidak akan dilakukan besok, atau dengan mudah, atau diam-diam. "
Parvizi setuju. "Kami masih di hari-hari awal dengan ini," katanya. “Jika ini adalah pertandingan bisbol, kami bahkan tidak berada di inning pertama. Kami baru saja mendapat tiket untuk memasuki stadion. ”
Penelitian ini didanai oleh National Institutes of Health (hibah R01NS0783961), Program Stanford NeuroVentures, dan Keluarga Gwen dan Gordon Bell. Rekan penulis tambahan adalah sarjana postdoctoral Brett Foster, PhD, dan asisten peneliti Vinitha Rangarajan.
Informasi tentang Departemen Neurologi dan Ilmu Neurologi Stanford, yang juga mendukung penelitian ini, tersedia di https://neurology.stanford.edu/.
Melalui Universitas Stanford