Untuk mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana otak dapat memproses beberapa bau sekaligus, para ilmuwan melatih belalang untuk merespons bau tertentu.
Beberapa detik setelah bau tak sedap diberikan, belalang mendapat sepotong rumput sebagai hadiah, sebagai bentuk pengkondisian Pavlov. Alih-alih mengeluarkan air liur, mereka membuka palpanya, atau proyeksi seperti jari dekat dengan mulut, ketika mereka memprediksi hadiahnya. Respons mereka kurang dari setengah detik. Kredit foto: Lynette Schimming / Flickr
Belalang memiliki sistem sensorik yang relatif sederhana, yang ideal untuk mempelajari aktivitas otak.
Barani Raman, dari School of Engineering & Applied Science di Washington University di St. Louis, menemukan bahwa bau mendorong aktivitas saraf di otak yang memungkinkan belalang mengidentifikasi rangsangan dengan benar, bahkan dengan aroma lain yang ada.
Cara melatih belalang
Tim menggunakan pompa pneumatik yang dikendalikan komputer untuk memberikan kepulan bau ke belalang, yang memiliki neuron reseptor penciuman di antenanya, mirip dengan neuron sensorik di hidung kita.
Beberapa detik setelah bau tak sedap diberikan, belalang diberi sepotong rumput sebagai hadiah, sebagai bentuk pengkondisian Pavlov. Seperti halnya anjing Pavlov, yang mengeluarkan air liur ketika mendengar bunyi bel, belalang terlatih mengantisipasi hadiah ketika bau yang digunakan untuk pelatihan dikirimkan.
Alih-alih mengeluarkan air liur, mereka membuka palpanya, atau proyeksi seperti jari dekat dengan mulut, ketika mereka memperkirakan hadiahnya. Respons mereka kurang dari setengah detik.
Belalang bisa mengenali bau yang terlatih bahkan ketika bau lain yang dimaksudkan untuk mengalihkan perhatian mereka diperkenalkan sebelum isyarat target.
"Kami mengharapkan hasil ini, tetapi kecepatan yang dilakukan itu mengejutkan," kata Raman, asisten profesor teknik biomedis. “Hanya butuh beberapa ratus milidetik untuk otak belalang untuk mulai melacak bau baru yang diperkenalkan di sekitarnya. Belalang sedang memproses isyarat kimia dengan sangat cepat. ”
"Ada beberapa isyarat menarik dalam aroma yang kami pilih," kata Raman. “Geraniol, yang baunya seperti mawar bagi kami, sangat menarik bagi belalang, tetapi citral, yang berbau seperti lemon bagi kami, adalah penolak bagi mereka. Ini membantu kami mengidentifikasi prinsip-prinsip yang umum untuk pemrosesan bau.
Raman telah menghabiskan satu dekade mempelajari bagaimana otak manusia dan sistem penciuman beroperasi untuk memproses sinyal aroma dan bau. Penelitiannya dapat mengarah pada perangkat untuk penginderaan kimia noninvasif yang mengambil inspirasi dari sistem penciuman biologis. Perangkat semacam itu dapat digunakan dalam aplikasi keamanan dalam negeri untuk mendeteksi bahan kimia yang mudah menguap dan dalam diagnostik medis untuk menguji tingkat alkohol dalam darah.
Studi ini adalah yang pertama dalam seri yang berfokus pada prinsip-prinsip perhitungan penciuman, kata Raman.
"Ada isyarat pendahuluan yang bisa memberi tahu otak ada predator di lingkungan, dan itu harus memprediksi apa yang akan terjadi selanjutnya," kata Raman. "Kami ingin menentukan jenis perhitungan apa yang harus dilakukan untuk membuat prediksi tersebut."
Hasilnya dipublikasikan di Ilmu Saraf Alam.
Via Futurity.org