Otak

Rencana ini mengenai otak semua jenis haiwan, termasuk manusia. Untuk maklumat khusus kepada otak manusia, sila lihat Otak manusia. Untuk makanan, sila lihat Otak-otak. Untuk lain kegunaan, sila lihat Otak (nyahkekaburan).

Otak (Jawi: ‏اوتق‎code: ms is deprecated ‎; Bahasa Inggeris: encephalon, brain) merupakan organ bagi pusat kawalan utama bagi badan. Ia menerima maklumat melalui deria dari dalam dan luar tubuh. Ia menganalisa maklumat ini dan kemudiannya menghantar perutusan kepada badan yang mengawal fungsi dan tindakannya. Otak mengingati pengalaman lepas, dan merupakan punca fikiran, mood, dan emosi.

Dalam haiwan, otak (εν-κέφαλος, bahasa Yunani bagi "dalam tengkorak"), merupakan pusat kawalan bagi sistem saraf tunjang, bertanggungjawab bagi kelakuan. Otak terletak di kepala, dilindungi oleh tengkorak dan hampir dengan perkakasan deria bagi penglihatan, pendengaran, keseimbangan, rasa dan bau. Sementara kesemua vertebra mempunyai otak, kebanyakan invertebra samaada mempunyai otak pusat atau himpunan ganglia terasing. Sesetengah haiwan seperti cnidarian dan ekinoderm tidak memiliki otak pusat, sebaliknya mempunyai sistem saraf berasingan, sementara haiwan seperti bunga karang ketiadaan otak dan sistem saraf sama sekali. Otak mampu menjadi amat rumit. Sebagai contoh, otak manusia mengandungi sekitar 23 bilion neuron, setiap satunya bersambung dengan hampir 10,000 neuron yang lain.

Secara kasar

Otak merupakan organ pemproses maklumat pusat badan. Ia terkandung dalam kepala melalui saraf kranial, dan berhubung dengan saraf tunjang, yang menduduki badan melalui saraf belakang (spinal nerve). Gentian saraf menghantar isyarat dari otak dikenali sebagai gentian eferen. Gentian yang menghantar isyarat kepada otak dikenali sebagai gentian aferen (atau deria). Saraf boleh bersifat aferen, eferen atau gabungan kedua-duanya (contoh. mengandungi kedua jenis gentian)

Otak merupakan pusat akal dan minda yang merangkumi komponen seperti kognisi, daya tanggapan, tumpuan, ingatan dan emosi. Otak juga bertanggungjawab mengawal postur dan pergerakan. Ia membolehkan kognitif, pergerakan dan bentuk lain pembelajaran. Otak mampu melaksanakan beberapa fungsi secara automatik, tanpa memerlukan kesedaran, seperti menyelaras sistem deria (contoh. sensory gating dan pengabungan pelbagai deria), berjalan, dan fungsi badan homeostasis seperti tekanan darah, kawalan seimbangan cecair, dan suhu badan.

Serebelum mengawal keseimbangan dan pergerakan. Tanpanya, pergerakan tidak dapat diselaraskan.

Diagram menunjukkan bahagian cerebral cortex dan serebelum manusia.

Kebanyakan fungsi dikawal oleh aktiviti penyelarasan otak dan saraf tunjang. Tambahan lagi, sesetengah tingkah-laku seperti tindak reflex dan pergerakan asas, boleh dilakukan di bawah kawalan saraf tunjang (spinal cord) semata-mata.

Otak melalui peralihan dari sedar kepada tidur (dan subjenis bagi keadaan ini). Peralihan keadaan amat penting bagi fungsi otak yang betul. (Sebagai contoh, ia dipercayai bahawa tidur penting bagi penyelarasan pengetahuan, kerana neuron kelihatannya mengatur stimuli siang hari semasa nyenyak tidur dengan menembak secara rawak lalauan neuron yang terkini digunakan; tambahan lagi, tanpa tidur, subjek normal dipantau menunjukkan simptom menyerupai kecacatan mental, malah mendengar bunyi khayalan). Setiap keadaan otak dikaitkan dengan ciri-ciri gelombang otak.

Neuron adalah aktiviti sel otak yang memproses maklimat, sementara sel Glial melakukan fungsi sokongan. Sebagai tambahan kepada aktif secara eletrik, neuron sentiasa menghasilkan pemancar neuron (neurotransmitters). Neuron mengubahsuai ciri-cirinya (berpandu gambaran gen) di bawah pengaruh isyarat input mereka. Kemudahleturan ini menggaris dasar pembelajaran dan penerimaan. Ia penting bagi mengetahui bahawa sesetengah laluan neuron yang tidak digunakan (binaan yang menjadi terasing secara fizikal dari sel lain) mampu terus wujud lama selepas ingatan hilang dari kesedaran, kemungkinannya berkembang sebagai luar kesedaran (subconscious).

Kajian mengenai otak dikenali sebagai neurosains, biadang biologi bertujuan memahami fungsi otak pada semua tahap, dari tahap molekul sehingga tahap psikologi. Terdapat juga cabang psikologi yang menumpu pada anatomi dan fisiologi otak yang dikenali sebagai biopsikology. Kajian bidang ini menumpu pada setiap bahagian individu otak dan bagaimana ia mempengaruhi tingkah laku.

Sejarah

Pandangan awal mengenai fungsi otak menganggap ia hanyalah sebagai pengisi tengkorak. Mesir Purba, dari akhir Kerajaan Pertengahan seterusnya, dalam penyediaan mumia, otak biasanya dibuang kerana ia dipercayai bahawa jantung adalah apa yang dianggap sebagai terletaknya minda. Menurut Herodotus, semasa langkah pertama penyediaan mummifikasi, "Tindakan paling sempurna adalah untuk mengeluarkan sebanyak mungkin otak dengan cangkuk otak, dan apa yang tidak dapat dicapai dengan cangkuk dicampur dengan dadah." Menjelang lima ribu tahun kemudian, pandangan ini terbalik; otak kini diketahui sebagai takhta kebijaksanaan, sungguhpun variasi pepatah (idiom) yang terdahulu kekal, seperti menghafal "dalam hati" (by heart).

Pertimbangan pertama mengenai bidang psikologi datang daripada ahli falsafah purba, seperti Aristotle. Ketika para pemikir semakin memahami bidang penyelidikan bioperubatan merentasi masa, sebagaiman dengan kes pakar psikologi zaman pertengahan contohnya seperti Ibn al-Haytham dan Ibnu Sina, konsep-konsep psikologi percubaan dan psikologi klinikal baru muncul. Daripada situ, cabang-cabang lain psikologi muncul dengan setiap individu mencipta idea-idea baru yang berbeza serta ahli psikologi moden seperti Freud dan Jung menyumbang kepada bidang ini.

Minda dan otak

Perbezaan antara fikiran dan otak adalah asas dalam falsafah fikiran. Masalah rohani-jasmani merupakan salah satu masalah pusat dalam sejarah falsafah. Otak adalah fizik dan jisim biologi terkandung dalam tengkorak, bertanggungjawab bagi proses neuronal elektrokimia. Fikiran, sebaliknya, terdiri dari sifat-sifat rohani, seperti kepercayaan, keinginan, penerimaan (persepsi), dan sebagainya. Terdapat hubung kait yang boleh ditunjukkan secara saintifik antara peristiwa rohani dan kejadian neuronal; persoalan dalam falsafah adalah sama ada fenomena ini adalah sama atau berkaitan dalam beberapa cara yang lain.

Kedudukan falsafah berkenaan masalah rohani-jasmani terbahagi kepada dua kategori utama. Kategori pertama adalah peduaan (dualisme), menurut mana fikiran wujud secara bebas dari otak. Teori Dualist seterusnya terbahagi kepada dualisme jisim dan dualisme ciri-ciri (property). Deskartes kemungkinannya merupakan dualis jisim paling terkemuka, manakala dualisme ciri-ciri lebih popular di kalangan dualis kontemporari seperti David Chalmers. Kategori kedua adalah materialisme, menurut di mana fenomena mental adalah sama dengan fenomena neuronal. Pandangan kategori ketiga, idealisme, mendakwa bahawa hanya jisim mental dan fenomena wujud. Pandangan ini, paling terkenal dipegang oleh ahli falsafah Inggeris abad yang ke-18 dan George Berkeley, hanya mempunyai sedikit pengikut masa kini.

Dualisme dan materialisme kedua-duanya berhadapan dengan cabaran falsafah serius. Dualisme memerlukan kita menerima bahan atau ciri-ciri bikan fizikal ke dalam ontologi kita, satu langkah yang meletakkan dualisme dalam konflik jelas dengan pandangan dunia saintifik. Materialisme, pula, perlu menyediakan satu penjelasan bagaimana dua jenis fenomena - rohani dan fizikal - boleh seiras. Cabaran ini dapat dilihat dengan mengambil kira bahawa fenomena mental itu telah ciri-ciri tertentu - terutamanya sengaja dan fenomena luar biasa - yang fenomena fizik itu tidak, dan seolah-olah tidak mampu, miliki.

Perbandingan anatomi

Otak tikus.

Tiga kumpulan haiwan mempunyai otak yang jelas rumit: artropod (serangga, krustasea, araknida, dan yang lain), sefalopod (sotong kurita, sotong, dan moluska yang seumpamanya), dan kraniata (vertebrata dan hagfish). Otak arthropoda dan sefalopod muncul daripada korduroi saraf yang selari dan berkembar yang menjalar melalui badan haiwan. Artropod memiliki satu otak pusat dengan tiga bahagian dan lobus optik besar di belakang setiap mata untuk pemprosesan penglihatan.

Bagi burung, bahagian otak yang berfungsi berhubung dengan neokorteks dipanggil nidopalium dan berpunca daripada bahagian otak yang berbeza. Beberapa burung (seperti corvid dan kakak tua) mempunyai kebijaksanaan yang setanding dengan monyet besar, malah bagi ini, bahagian otak yang membentuk neokorteks mamalia adalah sebenarnya hampir tiada sepenuhnya.

Walaupun histologi umum otak adalah pada asasnya serupa antara seseorang, struktur anatomi adalah berbeza. Selain jumlah kasar bahagian embriologi otak, lokasi khusus (gyri) dan alur (sulci), kawasan deria utama, dan struktur lain adalah berbeza antara spesies.

Pathologi

Kematian klinikal ditakrifkan sebagai ketiadaan aktiviti otak sebagaiman diukur oleh EEG. Kerosakan pada otak cenderung memberi kesan besar pada organ, kadang kala menyebabkan kekurangan besar dalam kecergasan, ingatan, dan pergerakan. Trauma kepala yang disebabkan contohnya, oleh kemalangan kenderaan dan industri, merupakan punca kematian utama bagi remaja dan pertengahan umur. Dalam kebanyakan kes, lebih banyak kerosakan disebabkan edema terhasil dan bukannya oleh hentaman itu sendiri. penyakit angin ahmar, disebabkan oleh tersekat atau salur darah pecah dalam otak, adalah punca utama lain akibat kerosakan otak.

Satu masalah lain dalam otak boleh dikelaskan dengan lebih tepat sebagai penyakit dan bukannya kecederaan. Penyakit kemerosotan saraf (Neurodegenerative), seperti penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson, penyakit neurone motor, dan penyakit Huntington adalah disebabkan oleh kematian perlahan-lahan individual neuron, mendorong kepada pengurangan dalam kawalan pergerakan, ingatan dan kognitif. Masa kini hanya simptom penyakit yang mampu dirawat. Penyakit mental, seperti kemurungan klinikal, schizophrenia, kecacatan bipolar, dan kecacatan stress post-trauma adalah penyakit otak yang memberi kesan kepada personaliti dan, biasanya, aspek lain bagi fungsi mental dan somatik. Kecacatan ini boleh dirawat oleh campur tangan terapi psikiatri, ubat-ubatan, atau melalui rawatan gabungan; keberkesanan therapeutik berbeza-beza antara individual.

Sesetengah penyakit berjangkit berpontensi mempengaruhi otak adalah disebabkan oleh virus dan bakteria. Jangkitan meninges, membran yang menutup otak, boleh menjurus kepada meningitis. Bovine spongiform encephalopathy (juga dikenali sebagai penyakit lembu gila), membawa maut bagi lembu dan manusia dan berkait dengan prion. Penyakit Kuru adalah merupakan penyakit otak mundur yang mempengaruhi manusia dan disebabkan oleh prion yang serupa. Kedua-duanya adalah berkait dengan penghadaman (ingestion) tisu saraf, dan mungkin menjelaskan kecenderungan bagi beberapa spesies bagi mengelakkan kanibalisme. Virus atau bakteria telah dilaporkan sebagai punca bagi multiple sklerosis, penyakit Parkinson, dan merupakan punca disahkan bagi ensefalopati, dan ensefalomielitis.

Kebanyakan gangguan otak merupakan kecacatan kongenital. Penyakit Tay-Sachs, sindrom X rapuh, dan sindrom Down adalah semua berkait dengan kesilapan genetik dan kromosom. Salah fungsi pada perkembangan saraf semasa embrionik pada otak mampu disebabkan oleh faktor genetik, penggunaan dadah, kekurangan zat pemakanan, dan penyakit semasa kehamilan.

Sesetengah kecacatan otak tertentu dirawat oleh pakar bedah saraf otak manakala yang lain-lain dirawat oleh pakar neurologi dan pakar psikiatri.

Sebagai makanan

Otak kambing yang belum dimasak

Sebagaimana organ dalaman lain, otak boleh dimasak dan dihidangkan. Sebagai contoh, di Amerika Selatan otak babi ditinkan dalam kuah boleh dibeli untuk dimakan. Bentuk hidangan otak ini sering digoreng dengan telur hancur untuk menghasilkan "otak dan telur" Otak haiwan turut ditonjolkan dalam hidangan Perancis seperti hidangan tête de veau atau kepala anak lembu. Sungguhpun ia mungkin hanya mempunyai daging luar tengkorak, hidangan lengkap turut termasuk otak, lidah, dan kelenjar. Hidangan istimewa diseluruh dunia termasuk tacos de sesos Mexico yang dihasilkan dari otak lembu termasuk otak tupai di selatan Amerika Syarikat. Puak Anyang di Cameroon mengamalkan tradisi di mana ketua puak baru akan makan otak gorila yang diburu sementara ahli puak yang berusia lain akan memakan jantungnya. Hidangan istimewa di Minangkabau, Indonesia turut menghidangkan otak lembu dalam santan kelapa yang dinamakan gulai otak. Otak kambing digoreng atau dipanggang turut dimakan di selatan India dan sesetengah tempat di utara India.

Memakan otak dan tisu saraf lain haiwan mempunyai risiko tersendiri. masalah pertama adalah kandungan otak terdiri daripada 60% lemak disebabkan myelin (yang terdiri dari 70% lemak) penebat axons bagi neurons dan glia. Sebagai contoh, tin 140 g "otak babi dalam kuah susu", satu hidangan, mengandungi 3500 milligram kholesterol, 1170% melebihi dos pengambilan harian manusia.

Memakan otak turut mampu membawa maut "spongiform encephalopathy" boleh tersebar seperti Variasi penyakit Creutzfeldt-Jakob dan penyakit prion pada manusia dan penyakit lembu gila (Bovine spongiform encephalopathy) pada lembu. Satu jenis penyakit prion lain dikenali sebagai penyakit Kuru telah dijejak kepada amalan pengkebumian dikalangan puak Fore di Papua New Guinea di mana mereka yang rapat dengan si mati akan memakan otak simati bagi menwujudkan perasaan berkekalan. Sesetengah bukti kaji purba turut mencadangkan upacara perkabungan Neanderthal Eropah termasuk memakan otak.

Ia juga diketahui umum dalam masyarakat pemburu bahawa otak haiwan liar hendaklah dielak dari dimakan, disebabkan risiko penyakit lumpuh kronik (chronic wasting disease). Otak itu sendiri berguna bagi pemburu, disebabkan kebanyakan otak haiwan mempunyai jisim yang mencukupi bagi kegunaan menyemah kulit mereka sendiri.

Bacaan lanjut

• Junqueira, L.C., and J. Carneiro (2003). Basic Histology: Text and Atlas, Tenth Edition. Lange Medical Books McGraw-Hill. ISBN 0-07-121565-4.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
• Kinseher Richard, Geborgen in Liebe und Licht - Gemeinsame Ursache von Intuition, Déjà-vu-, Schutzengel-, und Nahtod-Erlebnissen, BoD, 2006, ISBN 3-8334-5196-3, German language: (A new theory: A LIVE-scan of the episodic memory, can be observed during near-death-experiences. The stored experiences are then judged by the topical intellect.)
• Sala, Sergio Della, editor. (1999). Mind myths: Exploring popular assumptions about the mind and brain. J. Wiley & Sons, New York. ISBN 0-471-98303-9.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
• Vander, A., J. Sherman, D. Luciano (2001). Human Physiology: The Mechanisms of Body Function. McGraw Hill Higher Education. ISBN 0-07-118088-5.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
• Scaruffi, Piero. The Nature of Consciousness. Omniware. ISBN 0-9765531-1-2.

Rujukan

• Doidge, Norman (2007-03-15). The Brain That Changes Itself: Stories of Personal Triumph from the Frontiers of Brain Science. Viking Adult. ISBN 978-0670038305.

Pautan luar

• How Your Brain Works at HowStuffWorks
• Brain Tutorial
• Comparative Mammalian Brain Collection
• Brain Research News from ScienceDaily
• BrainInfo for Neuroanatomy
• Neuroscience for kids
• Everything you wanted to know about the brain — Provided by New Scientist.
• Fact sheets on brain injury - causes, effects and coping strategies
• Neuroscience wiki.
• BrainMaps.org, interactive high-resolution digital brain atlas based on scanned images of serial sections of both primate and non-primate brains
• Scientific American Magazine (September 2003 Issue) Ultimate Self-Improvement
• Brain Research and Information Network B.R.A.I.N.