Otak manusia adalah ciptaan Tuhan yang sangat mengagumkan. Organ misterius seberat 1,5 kilogram ini mengendalikan semua fungsi tubuh, menerima dan menerjemahkan informasi dari lingkungan sekeliling kita, dan merupakan wujud dari pikiran dan jiwa. Kecerdasan, kreativitas, emosi, dan daya ingat adalah beberapa hal yang dikendalikan oleh otak.
Otak menerima informasi melalui 5 indera: penglihatan, penciuman, peraba, perasa, dan pendengaran. Seringkali beberapa jenis indera bekerja dalam waktu yang bersamaan.
Otak menyusun pesan-pesan sehingga dapat kita mengerti dan juga menyimpan pesan-pesan tersebut dalam ingatan kita.
Otak menentukan cara kita merespon terhadap situasi yang menegangkan (seperti ujian, kehilangan pekerjaan, atau menderita penyakit) dengan cara mengatur laju detak jantung dan pernapasan kita.
Sistem saraf
Sistem saraf dibagi menjadi sistem pusat dan peripheral. Sistem syarat pusat disusun dari otak dan sistem tulang belakang. Sistem safaf peripheral disusun dari safaf tulang belakang yang bercabang dari otak.
Sistem saraf peripheral terdiri atas sistem saraf otonom, yang mengendalikan fungsi vital seperti pernapasan, pencernaan, detak jantung, dan mengeluarkan hormon.
Tengkorak
Fungsi tulang tengkorak adalah melindungi otak dari benturan. Tengkorak tersusun dari 8 tulang yang menyatu di sepanjang jalur jahitan, yakni frontal, 2 parietal, 2 temporal, sphenoid, osipita, dan etmoid.
Wajah disusun dari 14 pasang tulang yakni maxilla, zygoma, nasal, palatin, lakrimal, inferior nasal conchae, mandible (rahang bawah), dan vomer.
Di dalam tengkorak dibagi jadi 3 area berbeda: fossa anterior, fossa tengah, dan fossa posterior. Dokter biasa menyebut lokasi tumor berdasarkan istilah-istilah ini.
Senada dengan kabel yang keluar dari bagian belakang komputer, semua arteri, vena, dan saraf keluar daridasar tengkorak melalu lubang yang disebut foramina. Lubang besar di bagian tengah (foramen magnum) adalah tempat keluarnya sistem saraf tulang belakang.
Otak
Otak tersusun dari 3 bagian: serebrum, serebelum, dan batang otak. Serebrum itu sendiri terbagi jadi 4 bagian (yang disebut lobus): frontal, parietal, temporal, dan osipital.
- Serebrum adalah bagian terbesar dari otak dan tersusun dari belahan kiri dan kanan. Serebrum melakukan fungsi tingkat tinggi seperti pmenginterpretasikan sentuhan, penglihatan, dan pendengaran. Serebrum juga yang mengatur bahasa, berpikir, emosi, belajar, dan motorik halus.
- Serebelum terletak di bawah serebrum. Fungsi dari serebelum adalah untuk mengoordinasikan gerak otot serta menjaga postur dan keseimbangan tubuh.
- Batang otak terdiri dari otak tengah (midbrain), pons, dan medulla. Batang otak bertindak sebagai pusat penyampai pesan yang menghubungkan serebrum dan serebelum dengan sistem saraf tulang belakang. Batang otak melakukan berbagai fungsi otomatis seperti bernapas, detak jantung, suhu tubuh, siklus tidur, pencernaan, bersin, batuk, muntah, dan menelan. 10 dari 12 saraf tengkorak berasal dari batang otak.
Permukaan serebrum memiliki lipatan yang disebut cortex. Cortex ini memiliki 70% dari sekitar 80 milyar sel saraf yang kita miliki.
Permukaan sel saraf membuat warna cortex menjadi abu-abu kecoklatan. Itulah sebabnya sering disebut gray matter (otak kecerdasan). Di bawah cortex ada serat panjang menghubungkan neuron, disebut akson, yang menyusun white matter (sumsum tulang).
Lipatan cortex meningkatkan luas permukaan otak. Ini membuat lebih banyak neuron yang ada di dalam tengkorak dan memungkinkan kita untuk melakukan fungsi tingkat tinggi.
Tiap lipatan cortex disebut gyrus. Tiap galur di antara lipatan disebut sulcus. Ada nama-nama tersendiri untuk tiap lipatan dan galur yang membantu kita mendefinisikan daerah otak tertentu.
Otak kiri – otak kanan
Permukaan kiri dan kanan dihubungkan oleh rangkaian serat yang disebut corpus callosum. Corpus callosum menyampaikan pesan dari satu sisi otak ke sisi lainnya.
Tiap permukaan mengontrol bagian tubuh yang berlawanan. Otak kiri mengontrol badan bagian kanan dan otak kanan mengontrol badan bagian kiri. Jika ada tumor di sisi kanan otak, yang melemah atau tidak bisa digerakkan adalah tangan atau kaki kiri.
Tidak semua fungsi dibagi antarpermukaan otak. Secara umum, otak kiri mengendalikan fungsi bahasa, pemahaman, berhitung, dan menulis. Otak kanan mengendalikan kreativitas, kemampuan spasial, artistic, dan kemampuan musikal. Permukaan otak bagian kanan dominan dalam hal penggunaan tangan dan bahasa pada 92% manusia.
Lobus-lobus otak
Permukaan serebral memiliki belahan-belahan yang berbeda, yang membagi otak menjadi lobus-lobus. Tiap permukaan menjadi 4 lobus: frontal, temporal, parietal, dan osipital.
Tiap lobus dibagi menjadi bagian-bagian yang berbeda dan menjalankan fungsi spesifik. Namun bukan berarti tiap lobus bekerja sendiri-sendiri. Ada hubungan yang sangat kompleks antarlobus otak. Begitu pula ada hubungan kompleks juga antara otak kiri dan kanan.
Lobus frontal
- Kepribadian, perilaku, emosi
- Penilaian,perencanaan, dan pemecahan masalah
- Bahasa: bicara dan menulis (daerah Broca)
- Pergerakan tubuh (lajur motorik)
- Kecerdasan, konsentrasi, dan kesadaran diri
Lobus parietal
- Menafsirkan bahasa dan kata-kata
- Mengindera peraba, rasa sakit, dan suhu (lajur inderawi)
- Menafsirkan sinyal-sinyal dari penglihatan, pendengaran , motorik, sensorik, dan memori
- Persepsi spasial dan visual
Lobus osipital
- Menafsirkan penglihatan (warna, cahaya, pergerakan)
Lobus temporal
- Memahami bahasa (daerah Wernicke)
- Memori
- Pendengaran
- Urutan dan pengorganisasian
Pesan di dalam otak dibawa sepanjang jalurnya. Pesan dalam otak bisa melintasi satu gyrus ke gyrus lainnya, dari satu lobus ke lobus lainnya, dari satu sisi otak ke sisi lainnya,dan dari struktur yang terletak di dalam otak (misalnya thalamus,hypothalamus)
Struktur bagian dalam otak
- Hipotalamus: terletak di dasar ventrikel ketiga. Hipotalamus ini pengendali utama sistem otonom. Hipotalamus berperan mengendalikan perilaku seperti rasa lapar, haus, tidur, dan respon seksual. hipotalamus juga mengatur suhu tubuh, tekanan darah,emosi, dan pengeluaran hormon.
- Kelenjar pituitari: terletak di kantung tulang di dasar tengkorak yang disebut sella turcica. Kelenjar pituitari terhubung dengan hipotalamus melalui tangkai pituitary. Dikenal sebagai kelenjar utama, pituitari mengendalikan berbagai kelenjar endokrin di dalam tubuh. Pituitari mengeluarkan hormon yang mengendalikan perkembangan seksual, meningkatkan pertumbuhan tulang dan otot, bereaksi terhadap stres, dan melawan penyakit.
- Kelenjar pineal: terletak di belakang ventrikel ketiga. Kelenjar pineal membantu mengatur jam internaltubuh dan ritme sirkadian dengan mengeluarkan melatonin. Kelenjar pineal memiliki peran juga dalam perkembangan seksual.
- Thalamus: berperan sebagai stasiun penghubung untuk hampir semua informasi dari dank e cortex. Thalamus berperan dalam merasakan sakit, perhatian, kewaspadaan, dan daya ingat.
- Basal ganglia: terdiri dari caudate (ekor), putamen, dan globus pallidus. Basal ganglia bekerja bersama serebelum untuk mengoordinasikan pergerakan halus, misalnya pergerakan ujung jari.
- Sistem limbik: pusat emosi, pembelajaran, dan memori. Sistem limbic terdiri dari cingulated gyri, hypothalamus, amygdala (reaksi emosional), dan hippocampus (memori).
Saraf kranial
Otak berkomunikasi dengan tubuh melalui sistem saraf tulang belakang dan 12 pasang saraf cranial. Sepuluh dari 12 pasang saraf cranial berasal dari batang otak. Sepuluh saraf cranial ini mengendalikan pendengaran, pergerakan mata, sensasi wajah, rasa, menelan, dan pergerakan wajah, leher, bahu, serta tulang lidah. Sementara itu saraf cranial untuk penciuman baud an penglihatan berasal dari serebrum.
Nama dan fungsi utama dari 12 saraf cranial
| Nomor | Nama | Fungsi |
| I | Olfaktori | Penciuman |
| II | Optik | Penglihatan |
| III | Okulomotor | Pergerakan mata, pupil |
| IV | Troklear | Pergerakan mata |
| V | Trigeminal | Sensasi wajah |
| VI | Abdusen | Pergerakan mata |
| VII | Fasial | Pergerakan wajah, air liur |
| VIII | Vestibulokoklear | Pendengaran, keseimbangan |
| IX | Glossopharyngeal | Rasa, menelan |
| X | Vagus | Detak jantung, pencernaan |
| XI | Aksesoris | Pergerakan kepala |
| XII | Hipoglosal | Pergerakan lidah |
Meninges
Otak dan sistem saraf tulang belakang dibungkus dan dilindungi oleh 3 lapisan jaringan yang disebut meninges. Dari lapisan terluar ke dalam, nama-nama lapisan meninges adalah: dura mater, arachnoid mater, dan pia mater.
Dura mater adalah membrane kuat dan tebal yang berada dekat tengkorak. Dura mater terdiri dari 2 lapisan: dura periosteal dan meningeal. Kedua lapisan ini menyatu, hanya terpisah untuk membentuk sinus vena.
Dura memiliki lipatan kecil atau kompartemen. Ada 2 lipatan dura yang khusus, falx dan tentorium. Falx memisahkan otak kiri dan otak kanan.sementara tentorium memisahkan serebrum dan serebelum.
Arachnoid mater adalah membran tipis seperti jaring-jaring yang melapisi seluruh otak. Arachnoid dibuat dari jaringan elastic. Ruang antara membrane dura dan arachnoid disebut ruang subdural.
Piamater melingkui permukaan otak termasuk lipatan dan galurnya. Pia mater memiliki banyak pembuluh darah yang memasuki dalam otak. Ruangan di antara arachnoid dna pia disebut ruang subarachnoid. Di ruang subarachnoid inilah cairan sereprospinal membasahi dan melindungi otak.
Cairan ventrikel dan serebrospinal
Otak memiliki rongga berisi cairan bernama ventrikel. Di dalam ventrikel ada struktur mirip pita yang disebut choroid plexus. Choroid plexus membuat cairan serebrospinal tanpa warna (colorless cerebrospinal fluid, CSF) menjadi jelas. CSF mengaliri otak dan sistem saraf tulang belakang untuk melindunginya dari benturan. Cairan yang mengalir ini diserap dan ditambah secara teratur.
Ada 2 ventrikel di dalam lapisan serebral yang disebut ventrikel lateral. Kedua ventrikel ini menghubungkan ventrikel ketiga melalui bukaan terpisah yang disebut foramen Monro.
Ventrikel ketiga terhubung dengan ventrikel keempat melalui pembuluh sempit yang panjang, disebut aqueduct Sylvius. Dari ventrikel keempat, CSF mengalir ke ruang subarachnoid untuk membasahi dan melindungi otak. CSF didaur ulang oleh struktur khusus di sinus sagitta superior yang disebut arachnoid villi.
Jumlah CSF yang diserap dan diproduksi sangat dijaga agar tetap seimbang. Gangguan atau hambatan dalam sistem dapat menyebabkan tumpukan CSF. Tumpukan CSF bisa mengakibatkan pembesaran ventrikel (hidrosepalus) atau menyebabkan tumpukan cairan di sistem saraf tulang belakang (syringomyelia).
Asupan darah ke otak
Darah dialirkan ke otak oleh 2 pasang arteri: arteri carotid internal dan arteri vertebral. Arteri carotid internal menyuplaisebagian besar darah ke serebrum.
Arteri vertebral menyuplai serebelum, batang otak, dan bagian bawah serebrum. Setelah melewati tengkorak, arteri vertebral bagian kiri dan kanan bergabung membentuk arteri basilar.
Arteri basilar dan arteri carotid internal “saling berkomunikasi” di dasar otak yang disebut Lingkaran Willis. Komunikasi antara sistem karotid internal dan vertebral-basilar sangat penting untuk membuat otak aman. Jika salah satu pembuluh utama menjadi terhalang, aliran darah akan tetap mengalir di Lingkaran Willis dan kerusakan otak dapat dihindari.
Sirkulasi vena dalam otak sangat berbeda dengan bagian tubuh lainnya. Umumnya arteri dan vena bekerja bersamaan saat menyuplai bagian tubuh tertentu. Dengan begitu, kita akan mengira aka nada sepasang vena vertebral dan vena internal karotid. Namun pada otak tidak begini.
Pengumpul vena utama bersatu di dura membentuk sinus vena. Ini berbeda dengan sinus udara di daerah wajah dan hidung. Sinus vena mengumpulkan darah dari otak dan mengalirkannya ke pembuluh darah vena internal di leher.
Sagittal sinus superior dan interior mengalirkan darah ke serebrum. Sinus cavernous mengalirkan daah di dasar tengkorak anterior. Semua sinus mengalirkan darah ke sinus sigmoid, yang keluar dari tengkorak dan membentuk pembuluh darah vena di leher. Dua pembuluh darah vena di leher adalah satu-satunya aliran darah di otak.
Fungsi Bahasa dalam Otak
Umumnya, otak bagian kiri bertanggung jawab sebagai pusat bahasa dan bicara, disebut bagian “dominan.” Otak bagian kanan berperan penting dalam menerjemahkan informasi visual dan spasial. Sepertiga dari orang yang kidal memiliki fungsi bahasa di otak bagian kanan. Orang yang kidal mungkin perlu melakukan uji lab apakah pusat bahasanya di bagian kiri atau kanan jika ia harus dioperasi pada bagian tersebut.
Aphasia adalah gangguan bahasa yang memengaruhi pengerjaan, pemahaman, membaca atau menulis karena kerusakan otak. Umumnya aphasia disebabkan stroke atau trauma. Jenis aphasia tergantung dari bagian otak yang terganggu.
- Daerah Broca berada di lobus frontal bagian kiri. Jika daerah ini rusak, orang tersebut akan merasa sulit menggerakkan lidah atau otot-otot wajahnya untuk menghasilkan suara. Orang tersebut masih bisa membaca dan memahami kata-kata lisan, namun akan mengalami kesulitan dalam berbicara dan menulis. Ini disebut aphasia Broca.
- Daerah Wernicke berada di lobus temporal bagian kiri. Kerusakan pada daerah ini menyebabkan aphasia Wernicke. Orang yang mengalaminya masih bisa berbicara dalam kalimat panjang namun tidak ada Ia juga akan sering mengucapkan kata-kata yang tidak perlu, bahkan menciptakan kata-kata baru. Ia bisa berbicara namun kesulitan memahami artinya, oleh karena itu ia tidak akan sadar akan kesalahannya
Daya Ingat
Daya ingat adalah proses yang kompleks. Secara umum dapat dibagii menjadi 3 fase: encoding (menentukan informasi yang penting),menyimpan, dan mengingat. Daerah otak yang berbeda berperan dalam jenis ingatan tertentu.
- Ingatan jangka pendek, disebut juga memori kerja. Ini terjadi di prefrontal cortex (baca juga: 5 Cara Mencerdaskan Otak Prefrontal Cortex Anak). Ingatan jangka pendek menyimpan informasi selama 1 menit dan kapasitasnya terbatas hanya sekitar 7 hal. Misalnya, ingatan jangka pendek membuatmu bisa mengetik nomor telepon yang temanmu ucapkan. Ingatan jangka pendek juga berperan dalam membaca, yakni untuk mengingat kalimat yang baru saja kamu baca sehingga kalimat berikutnya terasa masuk akal.
- Ingatan jangka panjang diproses di hippocampus bagian lobus temporal. Ingatan jangka panjang bekerja saat kamu ingin mengingat sesuatu untuk jangka waktu yang lebih lama. Ingatan jenis ini memiliki potensi tidak terbatas. Ingatan jangka panjang berisi memori pribadi dan juga fakta serta angka.
- Ingatan keterampilan diproses di serebelum. Ingatan keterampilan menyampaikan informasi ke basal ganglia. Ingatan jenis ini secara otomatis mempelajari cara mengikat tali sepatu, memainkan alat music, atau mengendarai sepeda.
Sel-sel otak
Otak terbuat dari 2 jenis sel, yakni sel saraf (neuron) dan sel glia.
Sel saraf
Neuron memiliki banyak bentuk dan ukuran. Namun semua neuron pasti terdiri dari badan sel, dendrit, dan akson. Neuron menyampaikan informasi melalui sinyal listrik dan kimia. Bayangkan saja kabel-kabel listrik di rumahmu. Rangkaian listrik dibuat dari banyak kabel yang terhubung sehingga saat sakelar ditekan, lampu langsung menyala. Neuron yang terangsang akan mengalirkan energi ke neuron lain di sekitarnya.
Neuron mengalirkan energi, atau “berbicara” satu sama lain melalui ruang kecil yang disebut sinaps. Sebuah neuron memiliki banyak tangan yang disebut dendrit. Dendrit ini berfungsi seperti antena yang menangkap pesan dari sel saraf lainnya.
Pesan-pesan ini dialirkan ke badan sel, yangakan menentukan apakah pesan tersebut perlu dialirkan kembali atau tidak. Pesan yang penting akan dialirkan ke ujung akson. Di dalam akson ada kantung-kantung yang berisi neurotransmitter yang terbuka ke sinaps.
Molekul-molekul neurotransmitter menyebrangi sinaps dan menyesuaikan dengan reseptor khusus di sel saraf penerima. Hal ini menstimulus sel tersebut untuk meneruskan pesan.
Sel glia
Glia (berasal dari bahasa Yunani yang berarti lem) adalah sel otak yang memberikan dukungan nutrisi, perlindungan, dan structural pada neuron. Glia berjumlah 10-50 kali lbiih banyak daripada sel saraf. Glia ini pula yang paling umum muncul pada tumor otak.
- Astroglia/astrosit memengangkut nutrisi ke neuron, menjaga neuron agar tetap pada tempatnya, mencerna bagian neuron yang mati, dan mengatur pembatas darah di otak.
- Sel oligodendroglia memberikan isolasi (myelin) ke neuron
- Sel ependimal melapisi ventrikel dan mengeluarkan cairan serebrospinal
- Microglia mencerna neuron mati dan bakteri pathogen.
Sumber: unduh e-book tentang otak di sini