Ilmuwan Merancang “Usus Hidup” pada Sebuah Chip

Rabu, 28 Maret 2012 - 'Usus pada chip', yang merupakan perangkat silikon polimer seukuran stik memori komputer ini, meniru fitur-fitur 3D usus yang kompleks dalam format miniatur.

---

Para peneliti Institut Rekayasa Biologis Wyss di Universitas Harvard telah menciptakan perangkat-mikro ‘usus pada chip‘ yang dilapisi sel-sel hidup manusia, yang meniru struktur, fisiologi, dan mekanika usus manusia – bahkan mendukung pertumbuhan mikroba hidup dalam ruang luminal-nya. Sebagai alternatif yang lebih akurat untuk kultur sel konvensional dan model hewan, perangkat-mikro ini bisa membantu para peneliti memperoleh wawasan baru tentang penyakit gangguan pencernaan, seperti penyakit Crohn dan kolitis ulseratif, sekaligus berguna untuk mengevaluasi keamanan dan kemanjuran pengobatan yang dianggap potensial.
Hasil riset yang dipublikasikan secara online dalam jurnal Lab on Chip ini menjadi terobosan Institut Wyss dalam teknologi “Organ-on-Chip” yang menggunakan teknik fabrikasi-mikro untuk membangun tiruan organ hidup.
‘Usus pada chip‘, yang merupakan perangkat silikon polimer seukuran stik memori komputer ini, meniru fitur-fitur 3D usus yang kompleks dalam format miniatur. Pada bagian dalam ruang pusatnya, satu lapisan sel epitel usus manusia yang bertumbuh pada membran berpori, menciptakan penghalang usus. Membran ini menempel pada dinding-dinding sisi yang membentang dan mengendur dengan bantuan pengontrol vakum. Deformasi mekanik siklis ini meniru gerakan peristaltik mirip-gelombang yang memindahkan makanan di sepanjang saluran pencernaan. Rancangan ini juga merekapitulasi antarmuka jaringan-ke-jaringan usus, memungkinkan cairan mengalir di atas dan di bawah lapisan sel usus, meniru lingkungan-mikro luminal pada satu sisi perangkat dan aliran darah melewati pembuluh kapiler pada sisi lainnya.
Selain itu, para peneliti juga mampu menumbuhkan dan mempertahankan kelangsungan hidup mikroba usus pada permukaan sel-sel usus terkultur ini. Hal ini, dengan demikian, berguna untuk mensimulasikan beberapa fitur-fitur fisiologis yang penting dalam memahami berbagai penyakit. Kombinasi kemampuan ini bisa menjadi alat diagnostik in vitro yang berharga untuk lebih memahami penyebab dan perkembangan berbagai macam gangguan pencernaan, sekaligus membantu mengembangkan pengobatan terapi yang aman dan efektif. ‘Usus pada chip‘ juga bisa digunakan untuk menguji daya serap metabolisme dan oral terhadap obat-obatan dan nutrisi.
“Karena kebanyakan model yang tersedia bagi kita saat ini tidak merekapitulasi penyakit manusia, maka kita tidak bisa sepenuhnya memahami mekanisme di balik berbagai gangguan pencernaan. Artinya, obat-obatan dan berbagai terapi yang kita validasikan dalam model hewan seringkali gagal untuk menjadi efektif saat diujicobakan pada manusia,” kata Donald Ingber, MD, Ph.D., Direktur Pendiri Wyss yang memimpin tim riset. “Dengan memiliki model penyakit in vitro yang lebih baik dan lebih akurat, seperti ‘usus pada chip‘ ini, maka secara signifikan dapat mempercepat kemampuan kita dalam mengembangkan obat-obatan baru yang efektif, yang akan menolong para penderita terlepas dari penyakit-penyakit tersebut.”
‘Usus pada chip‘ merupakan kemajuan yang paling baru dalam portofolio perancangan model organ milik Institut Wyss. Teknologi platform mereka yang pertama dilaporkan dalam jurnal Science pada Juni 2010, mendeskripsikan ‘paru-paru pada chip‘ yang hidup dan bernafas. Pada tahun yang sama, Wyss menerima pendanaan dari Institut Kesehatan Nasional dan Administrasi Makanan dan Obat-obatan AS dalam rangka mengembangkan mesin-mikro jantung-paru untuk menguji keamanan dan kemanjuran obat pernafasan pada perpaduan fungsi jantung dan paru-paru. Pada September 2011, Wyss memperoleh pendanaan selama empat tahun dari Badan Proyek Riset Lanjutan Pertahanan dalam upaya mengembangkan ‘limpa pada chip‘ untuk mengobati sepsis, infeksi aliran darah yang umumnya sangat fatal.
Kredit: Institut Wyss untuk Rekayasa Biologis, Universitas Harvard
Jurnal: Hyun Jung Kim, Dongeun Huh, Geraldine Hamilton, Donald E. Ingber. Human gut-on-a-chip inhabited by microbial flora that experiences intestinal peristalsis-like motions and flow. Lab on a Chip, 2012; DOI: 10.1039/C2LC40074J

Read More

Homoseksualitas, Faktor Epigenetika?

Rabu, 12 Desember 2012 - "Transmisi tanda-tanda epi 'seksual antagonistik' dari generasi ke generasi ini merupakan mekanisme evolusi yang paling masuk akal dalam fenomena homoseksualitas manusia."

---

Apakah faktor genetik yang menyebabkan homoseksualitas, pertanyaan yang telah cukup panjang menjadi perdebatan. Namun kini para peneliti dari Universitas Tennessee, Knoxville, menyatakan telah menemukan petunjuk yang mungkin mengurai tabir misteri tersebut. Kuncinya terletak pada apa yang disebut dengan epigenetika, yaitu bagaimana ekspresi gen diatur oleh switch sementara.
Dengan menggunakan model matematika, kelompok peneliti dari National Institute for Mathematical and Biological Synthesis (NIMBioS), yang berbasis di Universitas Tennessee, menemukan bahwa transmisi tanda-tanda epi kelamin tertentu mungkin bisa menyebabkan homoseksualitas.
Menurut studi yang dipublikasikan secara online dalam jurnal The Quarterly Review of Biology ini, tanda-tanda epi kelamin tertentu, yang biasanya “dihapus” sehingga tidak menurun ke generasi-generasi berikutnya, dapat menyebabkan homoseksualitas saat tanda-tanda epi ini lolos dari penghapusan dan menurun pada anak yang berlawanan jenis. Misalnya dari ayah ke anak perempuan atau dari ibu ke anak laki-laki.
“Penelitian sebelumnya pernah menunjukkan bahwa homoseksualitas terjadi dalam keluarga, dan hal ini membuat sebagian besar peneliti menganggap bahwa genetika mendasari preferensi seksual,” kata Sergey Gavrilets, profesor matematika, ekologi dan biologi evolusioner. “Namun, belum pernah ditemukan gen utama pada homoseksualitas meski ada banyak penelitian yang mencari kaitannya dengan genetik.”
Tanda-tanda epi mungkin menjadi pemicu yang selama ini mereka cari. Tanda-tanda epi merupakan lapisan tambahan informasi yang melekat pada ‘tulang punggung’ gen-gen kita yang meregulasi ekspresi gen-gen tersebut. Selagi gen memegang instruksi, tanda-tanda epi memberi arahan pada bagaimana instruksi tersebut dilaksanakan. Tanda-tanda epi ini biasanya diproduksi dalam tiap generasi, namun bukti terbaru menunjukkan bahwa tanda-tanda epi terkadang bisa menurun ke generasi-generasi berikutnya.
Tanda-tanda epi kelamin tertentu diproduksi selama awal perkembangan janin, berfungsi untuk melindungi jenis kelamin dari variasi alami yang substansial dalam testosteron, yang terjadi selama masa perkembangan janin berikutnya. Tanda-tanda epi lainnya melindungi sifat-sifat kelamin tertentu lainnya agar tidak mengalami maskulinisasi atau feminisasi.
Para peneliti menemukan bahwa homoseksualitas dapat terjadi pada keturunan yang berlawanan jenis ketika tanda-tanda epi kelamin tertentu ini diturunkan ke generasi berikutnya.
“Kami menemukan, saat ditransmisi dalam generasi dari ayah ke puteri atau dari ibu ke putera, tanda-tanda epi ini dapat menimbulkan efek terbalik, seperti terjadinya feminisasi pada beberapa sifat dalam diri anak laki-laki, termasuk preferensi seksualnya, dan juga maskulinisasi dalam diri anak perempuan,” kata Gavrilets.
Dalam studi ini, para peneliti memadukan teori evolusi dengan kemajuan terbaru dalam bidang regulasi molekul ekspresi gen dan perkembangan seksual berdasarkan androgen untuk menghasilkan suatu model biologis dan matematis yang menggambarkan peran epigenetika dalam homoseksualitas.
“Studi ini memecahkan teka-teki evolusi homoseksualitas, menemukan bahwa tanda-tanda epi ‘seksual antagonistik’, yang biasanya melindungi induk dari variasi alami dalam kadar hormon seks selama perkembangan janin, terkadang terbawa ke generasi-generasi berikutnya dan menyebabkan homoseksualitas pada keturunan yang berlawanan jenis,” kata Gavrilets. Model matematika menunjukkan bahwa penyandian gen untuk tanda-tanda epi ini dapat dengan mudah menyebar dalam populasi, namun sangat jarang yang lolos dari penghapusan.
“Transmisi tanda-tanda epi ‘seksual antagonistik’ dari generasi ke generasi ini merupakan mekanisme evolusi yang paling masuk akal dalam fenomena homoseksualitas manusia,” kata Gavrilets.
Kredit: Universitas Tennessee
Jurnal: William R. Rice, Urban Friberg, Sergey Gavrilets. Homosexuality as a Consequence of Epigenetically Canalized Sexual Development. The Quarterly Review of Biology, 2012; 87 (4) [link]

Read More

28 Fakta Unik Tentang Biologi

Kita mungkin sudah sering belajar tentang biologi. Apalagi biologi sudah menjadi salah satu mata pelajaran kita di sekolah. Tetapi apa kita tahu, ada fakta-fakta unik di dalam biologi yang mungkin jarang diantara kita mengetahuinya. Penasaran? Inilah 28 fakta unik dan menarik seputar dunia biologi :

1. Tubuh seorang dewasa tersusun atas ± 100 triliun sel, dan terdapat 200 jenis sel dengan bentuk beraneka ragam
2. Tingkat produksi sumsum tulang mencapai 260 miliar sel darah merah dan 135 miliar sel darah putih per hari.
3. Tulang merupakan hasil arsitektur yang sempurna. Tulang paha memiliki kekuatan lebih daripada sebatang beton padat yang sama beratnya. Kekuatan ini akan sangat berguna untuk menopang berat tubuh manusia saat berjalan. Akan tetapi, di sisi lain konstruksi tulang juga ringan sehingga kita dapat berjalan atau berlari cepat.
4. Ada beberapa keunikan yang terdapat pada tulang belakang, antara lain bentuknya yang melengkung seperti huruf S. Selain itu terdapatnya bantalan yang disebut diskus di setiap dua tulang punggung yang bertumpang tindih, sehingga kedua tulang tidak mengalami gesekan. Dengan adanya 2 keunikan ini, maka tulang belakang dapat meredam hentakan ketika kita berjalan maupun berlari, sehingga akan melindungi otak dari goncangan yang kuat. Inilah salah satu kenikmatan yang diberikan Tuhan dan harus kita syukuri.
5. Otot manusia berjumlah lebih-kurang 600 jenis dan merupakan setengah dari berat badan.
6. Dari uji penelitian diketahui ternyata gigi memiliki kekuatan yang luar biasa, diantaranya adalah dapat melubangi aluminium dan batu bata tanpa merusak gigi tersebut. Gigi juga lebih kuat dari peluru baja. Pada pembakaran dengan suhu tertentu peluru baja dapat meleleh, tetapi gigi masih tetap utuh. Gigi juga memiliki umur yang sangat panjang, pada orang yang sudah meninggal dan terkubur ribuan tahun, bagian tubuhnya sudah hancur berubah menjadi debu tanah, tetapi bagian gigi masih tetap utuh. Hebat sekali bukan?
7. Lidah dapat dikatakan sebagai cermin kesehatan. Mengapa demikian? Pada umumnya dokter akan memeriksa lidah pasien yang sakit. Penyakit-penyakit tertentu akan dapat mengubah warna lidah.
8. Pada tahun 1847 di India ditemukan sebuah tanaman yaitu Gymnema sylvestra yang apabila dimakan bagian daunnya, maka seseorang tidak akan dapat merasakan rasa manis. Tahun 1947 di Afrika Barat juga ditemukan sebuah tanaman yang apabila setelah dimakan buahnya akan memberikan rasa manis meskipun makan buah asam.
9. Bersin adalah gerak refleks yang terjadi sebagai tanggapan atas rangsang yang mengiritasi saluran pernapasan bagian atas.
10. Gerakan melambai bulu-bulu getar di dalam hidung dapat terjadi 20 kali setiap detik. Gerakan ini berfungsi untuk menyaring udara dan menggeser lendir yang menutupi permukaan hidung. Pergerakan lendir tersebut mencapai kecepatan 2 cm per menit. Tetapi kasus ini akan lebih lambat pada seorang perokok, peminum alkohol atau orang sakit.
11. Ada sekitar 300 juta buah alveolus yang menyusun paru-paru manusia. Adanya hal ini dapat memperluas permukaannya. Diperkirakan luas permukaan alveolus ± 100 kali lebih luas daripada permukaan tubuh. Hmmm.. saya pernah dengar katanya luasnya cukup untuk menutupu permukaan lapangan bola tenis.
12. Lebih dari 200 kuman atau kotoran keluar dari saluran pernapasan ketika bersin.
13. Ginjal dilalui sekitar 1200 ml darah setiap menit. Ini berarti seperlima dari darah yang keluar dari jantung dalam setiap kali pompa masuk ginjal. Mengapa begitu banyak? Sebab ginjal adalah alat pembersih darah.
14. Setiap menitnya, seperempat darah yang dipompakan oleh jantung kurang lebih sebanyak 1,2 liter, darah mengalir ke ginjal dan mengalami proses-proses filtrasi di dalam ginjal.
15. Air kencing yang dihasilkan tubuh yang sehat adalah steril. Pada kasus seseorang yang terdesak berada di padang pasir yang panas tanpa air maka air kencing dapat digunakan sebagai pengganti air minum.
16. Rasa haus terjadi apabila tubuh kehilangan banyak cairan, misalnya keringat. Selain itu bisa pula disebabkan karena meningkatnya kadar garam dalam darah, karena garam cenderung mengikat air.
17. Hewan tidak pernah meminum air lebih dari jumlah yang dibutuhkan untuk menormalkan kembali kadar kandungan air dalam tubuhnya.
18. Gejala Awal Penyakit Ginjal: Perubahan frekuensi kencing, Pembengkakan pada bagian Kaki, Lemah dan lesu, Ada darah dalam air seni (urin), Nafsu makan turun, mual, dan muntah, serta sulit tidur.
19. Diperkirakan bahwa hingga usia 70 tahun seseorang akan kehilangan sekitar 20 kg sel-sel epidermis yang telah mati. Lapisan ini tidak mempunyai pembuluh darah, sehingga makanan diperoleh dari sel-sel di bawahnya yaitu dermis. Sehingga semakin jauh letaknya dari dermis maka sel-selnya akan semakin kering dan kasar. Sel-sel ini bersifat menyerap air, sehingga seseorang yang terlalu lama berendam dalam air akan terlihat telapak tangan dan kaki menjadi keriput.
20. Pada kulit seluas 1 cm² terdapat 65 helai rambut, 100 kelenjar minyak, 650 buah kelenjar keringat, 1500 saraf indera dan beberapa meter pembuluh darah.
21. Hati-hati Mengonsumsi Obat Antinyeri: Pada dokter diingatkan agar tidak sembarangan menuliskan resep antiinflamasi atau pereda rasa nyeri bagi pasien. Ceroboh merekomendasikan obat berpotensi menambah penderitaan pasien, mulai dari gangguan pencernaan, kelainan pada kulit, hingga serangan jantung.
22. Berdasarkan riset penelitian, seseorang akan berusaha membesarkan pupil mata ketika melihat sesuatu yang menarik dan sebaliknya akan mengecilkan pupil mata sewaktu melihat hal sesuatu yang kurang menarik
23. Pada orang buta indra peraba sangat peka. Indra peraba ini difungsikan dalam bekerja dan menjaga diri pada saat membaca menggunakan nurut Braile, saraf-saraf peraba bekerja dan meneruskannya ke pusat saraf di otak sehingga bisa ditafsirkan.
24. Testis memiliki bentuk bulat telur, dengan panjang 3 cm, garis tengah yang terbesar +/- 1,75 cm dan beratnya 15 gram. Di dalamnya terdapat +/- 1000 selang kecil yang ratarata panjang 45 cm. coba Anda bayangkan apabila dari 1000 selang kecil tersebut disambung-sambung, berapa panjang total selang tersebut?
25. Manusia membutuhkan waktu 74 hari untuk membentuk spermatozoa. Tikus membutuhkan waktu 50 hari, sedangkan kelinci membutuhkan waktu 49 hari.
26. Seorang laki-laki dalam, proses spermatogenesis dapat menghasilkan lebih dari 50 juta sel sperma.
27. Masa subur wanita berawal dari sejak dia mengalami menstruasi dan berakhir ketika dia mengalami menopouse. 
28. Spermatozoa bergerak melintasi saluran tuba falopi dengan kecepatan 12 cm per jam. Ambil perbandingan gerakan ini dengan seorang dewasa yang berlari dengan kecepatan 80 km per jam, berat bukan
    Sumber: http://spras-science.blogspot.com/2012/02/28-fakta-unik-dalam-dunia-biologi_05.html

Read More

Kejeniusan Einstein

Siapa yang tidak kenal dengan Albert Einstein? Penemu teori relativitas ini merupakan satu dari sedikit orang paling jenius yang pernah ada.

EINSTEIN merupakan salah satu orang jenius yang dikenal banyak orang di seluruh dunia. Karena kepintarannya, banyak ahli melakukan penelitian tentang kemampuan otak sang jenius ini.


Penelitian terbaru menunjukkan kejeniusan Einstein ini sangat berhubungan dengan bentuk otaknya yang unik. Peneliti telah membandingkan otak Einstein dengan 85 otak 'normal' manusia untuk menemukan fitur tidak biasa yang dimiliki penemu Jerman ini.

Menurut sebuah studi baru yang dipimpin oleh antropolog Florida State University Evolusi Dean Falk, untuk pertama kalinya korteks serebral seluruh otak Einstein dari pemeriksaan 14 foto baru ditemukan. Para peneliti melakukan perbandingan antara otak Einstein dengan manusia normal lainnya.

“Meskipun ukuran keseluruhan dan bentuk asimetris otak Einstein normal, ada beberapa bagian dalam otaknya yang sangat luar biasa,” ungkap Falk dari Hale G. Smith, Profesor Antropologi di Florida State, demikian yang dilansir Health24.

Peneliti menemukan bagian seperti prefrontal somatosensori, motor utama, parietal, temporal dan oksipital korteks dalam otak Einstein sangat luar biasa. Ini merupakan dasar-dasar neurologis untuk beberapa kemampuan Einstein seperti visuospatial dan matematika.

Pasca kematiannya, otak Einstein diambil atas ijin keluarga dan dilakukan penelitian terhadapnya. Dikabarkan otak Einstein dibagi menjadi 240 bagian dan dibuat slide histologis berupa foto. Sayangnya, foto dan slide tersebut hilang selama 55 tahun. Dan saat ini Museum Nasional Kesehatan dan Kedokteran memiliki sekitar 14 foto tersebut

Dengan izin keluarga, otak Einstein telah diambil dan difoto untuk keperluan penelitian pada 1955. Otak tersebut bahkan sudah dipotong menjadi 240 blok untuk keperluan histologi.

Mayoritas foto otak Einstein ini sudah hilang dari mata publik. Foto-foto yang dipakai oleh tim Falk berasal dari National Museum of Health and Medicine.

Read More

Hasil Riset Baru: Gen-gen Yang Pernah Dikaitkan dengan Kecerdasan Ternyata Tidak Mempengaruhi IQ

Rabu, 3 Oktober 2012 - "Cara para peneliti dalam menemukan gen yang mungkin berkaitan dengan kecerdasan -- metode gen kandidat -- tampaknya positif menghasilkan kesalahan, demikian pula metode-metode yang sebelumnya harus digunakan."

---

Para psikolog telah lama mengetahui bahwa kecerdasan, seperti halnya kebanyakan karakteristik lainnya, sebagian adalah genetik. Namun studi terbaru yang dipimpin ilmuwan psikologi Christoper Chabris dari Union College, mengungkapkan fakta mengejutkan: Sebagian besar gen tertentu, yang sebelumnya diduga berkaitan dengan kecerdasan, kemungkinan tidak berpengaruh pada IQ seseorang.
Chabris bersama David Laibson, seorang ekonom Harvard, memimpin sebuah tim peneliti internasional yang menganalisa selusin gen dengan memanfaatkan data yang meliputi data tes kecerdasan maupun data genetik.
Pada hampir setiap kasus, para peneliti menemukan bahwa kecerdasan tidak harus berkaitan dengan gen-gen tertentu yang sudah diuji sebelumnya. Hasil riset ini dipublikasikan secara online dalam Psychological Science, sebuah jurnal Association for Psychological Science.
“Pada semua pengujian, kami hanya menemukan satu gene yang tampaknya berhubungan dengan kecerdasan, dan gen ini memiliki efek yang sangat kecil. Bukan berarti kecerdasan tidak memiliki komponen genetik, namun hal ini mengartikan sangat sulitnya untuk menemukan gen tertentu, atau varian-varian genetik tertentu, yang mempengaruhi perbedaan dalam kecerdasan,” kata Chabris.
Telah lama diyakini, berdasarkan berbagai studi terhadap kembar identik dan fraternal, bahwa kecerdasan merupakan sifat turunan. Bahkan riset terbaru menguatkan kesimpulan tersebut. Namun penelitian-penelitian yang lebih lama sebelumnya, yang menganalisa gen-gen tertentu, membawa hasil yang kurang sempurna. Chabris mengatakan bahwa hal ini terutama dikarenakan terbatasnya teknologi yang menghalangi para peneliti agar bisa menyelidiki lebih dari beberapa lokasi dalam genom manusia untuk menemukan gen-gen yang mempengaruhi kecerdasan.
“Kami ingin tekankan, kami tidak mengatakan bahwa orang-orang yang melakukan riset lebih awal dalam area ini adalah bodoh atau salah,” kata Chabris, “Mereka sudah menggunakan teknologi dan informasi yang tersedia bagi mereka. Pada masa itu, diyakini bahwa gen-gen individu memiliki pengaruh yang jauh lebih besar — mereka menduga telah menemukan gen-gen yang masing-masing mungkin bertanggung jawab atas beberapa poin IQ.”
Chabris berpendapat bahwa penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan persisnya peranan gen pada kecerdasan.
Seperti halnya kasus dengan karakteristik-karakteristik lainnya, misalnya tinggi badan, mungkin terdapat ribuan gen dan varian-variannya yang berhubungan dengan kecerdasan,” kata Chabris, “Dan mungkin ada efek-efek genetik di balik efek-efek gen tunggal. Bisa saja terjadi interaksi di antara berbagai gen, atau interaksi di antara gen dan lingkungan. Hasil studi kami menunjukkan bahwa cara para peneliti dalam menemukan gen yang mungkin berkaitan dengan kecerdasan — metode gen kandidat — tampaknya positif menghasilkan kesalahan, demikian pula metode-metode yang sebelumnya harus digunakan.”


Kredit: Association for Psychological Science
Jurnal: C. F. Chabris, B. M. Hebert, D. J. Benjamin, J. Beauchamp, D. Cesarini, M. van der Loos, M. Johannesson, P. K. E. Magnusson, P. Lichtenstein, C. S. Atwood, J. Freese, T. S. Hauser, R. M. Hauser, N. Christakis, D. Laibson. Most Reported Genetic Associations With General Intelligence Are Probably False Positives. Psychological Science, 2012; DOI: 10.1177/0956797611435528
http://www.faktailmiah.com

Read More

Temuan Fosil-fosil Baru di Kenya Memberi Titik Terang Pada Evolusi Manusia Awal

Kamis, 4 Oktober 2012 - "Fosil-fosil baru ini akan sangat membantu dalam rangka mengurai bagaimana cabang evolusi manusia pertama kali muncul dan berkembang pada hampir dua juta tahun yang lalu."

---

Fosil-fosil yang ditemukan di Danau Turkana Afrika bagian selatan telah mengkonfirmasi adanya dua spesies tambahan dalam genus kita — Homo — yang hidup berdampingan dengan spesies nenek moyang kita, Homo erectus, hampir dua juta tahun yang lalu. Temuan ini, yang diumumkan dalam jurnal Nature, terdiri dari wajah, rahang bawah yang lengkap, serta bagian dari satu rahang bawah kedua.
Fosil-fosil ini ditemukan antara tahun 2007 dan 2009 oleh Koobi Fora Research Project (KFRP), di bawah pimpinan Meave dan Louise Leakey. Profesor antropologi Universitas New York, Susan Antón, salah satu anggota tim riset tersebut, mengambil bagian dalam upaya membandingkan fosil-fosil ini dengan temuan-temuan yang sebelumnya.
“Fosil-fosil baru ini memberi ujian besar pada hipotesis awal tentang bagaimana pemisahan Homo telah tercatat sebelumnya, namun, yang lebih penting lagi, fosil-fosil ini menunjukkan gagasan tentang bagaimana spesies-spesies tersebut mungkin telah berbagi lingkungan — spesies-spesies itu tidak terpisah menjadi satu spesies besar dan satu spesies kecil; sebaliknya, fosil-fosil ini menunjukkan variasi ukuran yang luar biasa dalam tiap-tiap spesies, namun dengan anatomi wajah yang berbeda-beda.”

Wajah KNM-ER 6200, sebagaimana fosil ini awalnya ditemukan, dengan beberapa gigi yang terlihat pada permukaan batu (kiri), dan setelah lapisan batu disingkirkan oleh Christopher Kiarie untuk menyingkap langit-langit mulutnya (kanan). (Kredit: Fred Spoor – NMK)

Sisi kiri rahang bawah KNM-ER 60000, setelah diperbaiki oleh Christopher Kiarie. (Kredit: Fred Spoor – NMK)

Empat dekade yang lalu, KFRP menemukan fosil misterius yang dikenal sebagai KNM-ER 1470 (atau singkatnya “1470″). Tengkorak ini, yang dibedakan berdasarkan ukuran besar otaknya dan wajar datar yang panjang, menyulut perdebatan panjang tentang berapa banyak spesies lain yang hidup berdampingan dengan Homo erectus selama zaman Pleistosen, yang rentangnya dari 2,6 juta tahun hingga 11.700 tahun yang lalu. Morfologi 1470 yang unik telah dikarakteristikkan oleh beberapa ilmuwan untuk perbedaan seksual dan tingkat variasi yang alami dalam satu spesies, sedangkan ilmuwan lainnya menafsirkan fosil itu sebagai bukti dari suatu spesies yang terpisah.
Dilema panjang ini bertahan karena dua alasan. Pertama, perbandingannya dengan fosil-fosil lain sangat terbatas karena tidak adanya gigi atau rahang bawah yang tersisa dari 1470. Kedua, tidak adanya tulang fosil lain yang menyerupai bentuk wajah 1470 yang panjang dan datar; hal ini meninggalkan keraguan betapa tipikalnya karakteristik ini. Dan pada akhirnya, fosil-fosil yang baru saja ditemukan mengatasi kedua isu tersebut.

Paleontolog Meave dan Fred Spoor tengah mengumpulkan fosil-fosil di dekat lokasi ditemukannya wajah KNM-ER 62000. (Kredit: Mike Hetter – National Geographic)

“Selama 40 tahun kami telah melakukan pencarian panjang dan melelahkan di bentangan sedimen yang luas di sekitar Danau Turkana untuk menemukan fosil-fosil yang bisa mengkonfirmasikan fitur unik pada wajah 1470 dan yang bisa menunjukkan pada kita seperti apa rupa gigi dan rahang bawahnya,” kata Meave Leakey, rekan pimpinan KFRP dan seorang Penjelajah-Residen National Geographic. “Akhirnya kami memiliki beberapa jawaban.”
“Setelah digabung, tiga fosil baru ini memberi gambaran yang jauh lebih jelas tentang bagaimana rupa 1470,” tambah Fred Spoor, yang memimpin analisis ilmiah.” Sebagai hasilnya, kini jelas bahwa dua spesies Homo awal hidup berdampingan dengan Homo erectus. Fosil-fosil baru ini akan sangat membantu dalam rangka mengurai bagaimana cabang evolusi manusia pertama kali muncul dan berkembang pada hampir dua juta tahun yang lalu.”

Penjelajah-Residen National Geographic Louise Leakey (kiri) bersama Meave Leakey tengah melakukan pencarian di tanjakan tempat KNM-ER 60000 pernah ditemukan, sedangkan di bagian belakang, para anggota kru lapangan tengah menyisir permukaan sedimen, berharap menemukan fragmen-fragmen tambahan dari fosil tersebut (Kredit: Mike Hettwer – National Geographic)

Ditemukan dalam radius lebih dari 10 kilometer dari lokasi ditemukannya 1470, tiga fosil baru ini berusia antara 1,78 juta dan 1,95 juta tahun. Wajah KNM-ER 62000, yang ditemukan pada tahun 2008 ini, sangat mirip dengan wajah 1470. Terlebih lagi, rahang atas pada wajahnya masih meninggalkan hampir semua gigi pipinya, yang untuk pertama kalinya bisa memungkinkan untuk menyimpulkan jenis rahang bawah yang pernah dimiliki 1470. Kecocokan khususnya dapat ditemukan pada dua fosil baru lainnya, rahang bawah KNM-ER 60000, yang ditemukan di tahun 2009, dan bagian rahang bawah lainnya, KNM-ER 62003, yang ditemukan di tahun 2007. KNP-ER 60000 tetap menjadi rahang bawang paling lengkap yang pernah ditemukan dari semua anggota awal genus Homo.


Kredit: Universitas New York
Jurnal: Meave G. Leakey, Fred Spoor, M. Christopher Dean, Craig S. Feibel, Susan C. Antón, Christopher Kiarie, Louise N. Leakey. New fossils from Koobi Fora in northern Kenya confirm taxonomic diversity in early Homo. Nature; 488, 201–204, 09 August 2012; DOI: 10.1038/nature11322
http://www.faktailmiah.com

Read More

Otak Selama Tidur Berperilaku Mengingat

Selasa, 9 Oktober 2012 - "Neuron-neuron entorhinal menunjukkan aktivitas persisten, berperilaku layaknya mereka mengingat sesuatu sekalipun di bawah pengaruh anestesi saat tikus tak bisa merasakan atau membaui atau mendengar apapun."

---

Para peneliti dari Universitas California, Los Angeles (UCLA) untuk pertama kalinya mengukur aktivitas suatu area dalam otak yang sedang tertidur, yaitu area yang terlibat dalam pembelajaran, memori dan penyakit Alzheimer. Mereka menemukan bahwa bagian otak ini berprilaku layaknya sedang mengingat sesuatu, bahkan di bawah pengaruh anestesi; sebuah temuan yang bertentangan dengan teori-teori sebelumnya tentang konsolidasi memori selama tidur.
Tim riset secara simultan mengukur aktivitas neuron-neuron tunggal dari beberapa bagian otak yang terlibat dalam pembetukan memori. Teknik ini memungkinkan mereka menentukan bagian otak mana yang mengaktifkan area-area otak lainnya dan bagaimana aktivasi tersebut menyebar, kata penulis senior studi Mayank R. Mehta, profesor neurofisika di departemen neurologi, neurobiologi, fisika dan astronomi UCLA.
Secara khusus, Mehta bersama timnya mengamati tiga area terkoneksi dalam otak tikus, yaitu otak baru atau neokorteks, otak tua atau hippocampus, dan otak perantara yang menghubungkan otak baru dan tua. Dalam studi sebelumnya telah ditunjukkan bahwa dialog antara otak tua dan otak baru selama tidur merupakan hal penting bagi pembentukan memori, namun studi tersebut tidak menyelidiki kontribusi dari korteks entorhinal dalam dialog tersebut, yang berubah menjadi pengganti permainan, kata Mehta. Tim risetnya menemukan bahwa korteks entorhinal menunjukkan apa yang disebut sebagai aktivitas persisten, yang diduga memediasi pengerjaan memori selama dalam kondisi sadar, misalnya saat seseorang berusaha mengingat sesuatu, seperti nomor telepon atau arah jalan.
“Kejutan besarnya, jenis aktivitas persisten ini terjadi selama tidur, hampir sepanjang waktu,” kata Mehta. “Hasil studi ini secara keseluruhan masih baru dan mengejutkan. Faktanya, aktivitas persisten mirip-pengerjaan memori ini terjadi pada korteks entorhinal sekalipun di bawah pengaruh anestesi.”
Studi ini muncul dalam edisi online jurnal Nature Neuroscience.
Temuan ini sangat penting karena sepertiga hidup manusia diisi dengan tidur, dan kekurangan tidur bisa menghasilkan dampak yang merugikan bagi kesehatan, termasuk kesulitan dalam hal pembelajaran dan memori.
Sebelumnya pernah ditunjukkan bahwa neokorteks dan hippocampus saling “berkomunikasi” satu sama lain, dan diyakini komunikasi ini berperan penting dalam membangun memori, atau disebut konsolidasi memori. Namun, tak ada yang mampu mengeinterpretasi pembicaraan tersebut.
“Saat Anda bersiap tidur, Anda bisa membuat kamar menjadi gelap dan sunyi, dan meskipun tak ada masukan indrawi, otak tetap sangat aktif,” kata Mehta. “Kami ingin tahu kenapa itu bisa terjadi dan bagian-bagian mana saja dalam otak yang saling berkomunikasi satu sama lain.”
Mehta beserta timnya mengembangkan sistem monitor yang sangat sensitif, yang memungkinkan mereka mengikuti aktivitas-aktivitas neuron dari masing-masing tiga bagian otak tersebut secara simultan, termasuk aktivitas sebuah neuron tunggal. Hal ini memungkinkan para peneliti mengurai secara tepat komunikasi-komunikasi yang terjadi, sekalipun neuron-neuron tersebut tampak tenang. Kemudian mereka mengembangkan analisis matematis canggih untuk mengurai komunikasi yang kompleks.
Selama tidur, neokorteks surut menjadi pola gelombang yang lambat sekitar 90 persen pada waktu itu. Selama periode tersebut, ativitasnya berfluktuasi pelan antara keadaan aktif dan tidak aktif tiap detiknya. Mehta beserta timnya berfokus pada korteks entorhinal, yang memiliki banyak bagian.
Bagian luar korteks entorhinal merefleksikan aktivitas neokortikal. Namun bagian dalamnya berperilaku berbeda. Saat neokorteks menjadi non-aktif, neuron-neuron pada bagian dalam korteks entorhinal bertahan dalam keadaan aktif, sama halnya di kala mereka mengingat sesuatu yang baru saja “dikatakan” neokorteks, sebuah fenomena yang disebut sebagai aktivitas persisten spontanitas. Selanjutnya, para peneliti menemukan bahwa ketika bagian dalam korteks entorhinal spontan menjadi persisten, ia mendorong neuron hippocampus menjadi sangat aktif. Di lain sisi, saat neokorteks menjadi aktif, hippocampus menjadi lebih tenang. Data ini menghadirkan interpretasi yang jelas tentang komunikasi tersebut.
“Selama tidur, ketiga bagian otak itu saling berkomunikasi satu sama lain dalam cara yang sangat kompleks,” katanya. “Neuron-neuron entorhinal menunjukkan aktivitas persisten, berperilaku layaknya mereka mengingat sesuatu sekalipun di bawah pengaruh anestesi saat tikus tak bisa merasakan atau membaui atau mendengar apapun. Luar biasanya, aktivitas persisten ini terkadang bertahan lebih dari satu menit, suatu skala waktu yang besar dalam aktivitas otak, yang umumnya berubah dalam skala per seribu perdetik.
Temuan ini menantang teori-teori komunikasi otak selama tidur, yang menyatakan bahwa hippocampus-lah yang mengkomunikasikan, atau mendorong, neokorteks. Temuan Mehta ini setidaknya mengindikasikan adanya aktor ketiga dalam dialog yang kompleks tersebut, yaitu korteks entorhinal, yang berperilaku seperti halnya mengingat sesuatu. Korterks tersebut, pada gilirannya, mendorong hippocampus selagi pola-pola aktivitas lain membuatnya tidak aktif.
“Ini merupakan cara yang sama sekali baru dalam memikirkan teori konsolidasi memori. Kami menemukan adanya pemeran baru dalam proses tersebut dan hal itu berdampak sangat besar,” kata Mehta. “Dan apa yang dilakukan pemain ketiga ini adalah karena didorong oleh neokorteks, bukan hippocampus. Hal ini menunjukkan bahwa apapun yang terjadi selama tidur tidak ada yang terjadi seperti yang kita duga sebelumnya. Ada pemain lagi yang terlibat sehingga dialog menjadi jauh lebih kompleks, dan arah komunikasi ini bertentangan dengan apa yang sudah kita pikirkan.”
Mehta berteori bahwa proses ini terjadi selama tidur sebagai cara untuk merapikan memori dan menghapus informasi tak penting yang diproses selama seharian. Hal ini menghasilkan memori-memori penting yang bisa terakses secara lebih mudah dan menonjol. Sebagai catatan, penyakit Alzheimer dimulai di dalam korteks entorhinal dan pasien mengalami masalah tidur. Jadi, temuan Mehta ini memiliki implikasi dalam arena tersebut.
“Hasil studi ini menyajikan bukti langsung pertama bagi aktivitas persisten pada neuron-neuron lapisan korteks entorhinal medial secara in vivo, serta mengungkap kontribusinya terhadap interaksi cortico-hippocampal, yang bisa terlibat dalam pengerjaan memori dan pembelajaran pada urutan panjang tingkah laku selama berperilaku, serta konsolidasi memori selama tidur,” demikian pernyataan dalam studi ini.
Studi ini didanai oleh Yayasan Whitefall, Institut Kesehatan Nasional, National Science Foundation, Yayasan W.M. Keck, Kementerian Pendidikan dan Riset Jerman serta Max Planck Society.

Kredit: Universitas California, Los Angeles (UCLA), Health Sciences
Jurnal: Thomas T G Hahn, James M McFarland, Sven Berberich, Bert Sakmann, Mayank R Mehta. Spontaneous persistent activity in entorhinal cortex modulates cortico-hippocampal interaction in vivo. Nature Neuroscience, 07 October 2012; DOI: 10.1038/nn.3236
http://www.faktailmiah.com/2012/10/09/otak-selama-tidur-berperilaku-mengingat.html

Read More