- Plastisitas otak : Otak kenari betina mempertahankan kemampuan berkicau sepanjang hidup mereka, meskipun burung biasanya tidak berkicau, hal ini menjelaskan bagaimana sirkuit saraf dapat tetap tidak aktif namun tetap berfungsi.
- Perubahan perilaku : Para peneliti menemukan bahwa wilayah otak yang penting untuk bernyanyi (-HVC-) tidak berkembang secara fisik bagi burung untuk menghasilkan nyanyian. Sebaliknya, di bawah pengaruh hormon, neuron yang ada mengubah perilakunya, menjadi lebih atau kurang aktif, memperkuat atau melemahkan koneksinya, dan mengubah pola ekspresi gennya.
Otak manusia, yang pernah dianggap kehilangan banyak fleksibilitasnya setelah masa kanak-kanak, terus melakukan perombakan sepanjang hidup – pulih dari cedera, mempelajari keterampilan baru, dan beradaptasi terhadap tantangan – kapasitas luar biasa untuk perubahan yang disebut neuroplastisitas. Burung berkicau menunjukkan neuroplastisitas serupa pada musiman, dengan perubahan di otak mereka yang memungkinkan nyanyian yang rumit selama musim kawin, dan memulihkan repertoar vokal penuh bahkan setelah bertahun-tahun berkurangnya nyanyian. Hal ini menimbulkan pertanyaan mendasar: bagaimana otak mempertahankan kemampuan kompleks ini ketika tidak digunakan secara aktif?
Sebuah studi baru dari Max Planck Institute for Biological Intelligence mengatasi hal ini dengan berfokus pada kenari betina, yang biasanya tidak berkicau namun tetap memiliki mesin saraf lengkap untuk berkicau. Seperti halnya manusia yang memiliki wilayah otak khusus untuk berbahasa, burung penyanyi mengembangkan wilayah khusus ini untuk bernyanyi – dan kemampuan menyanyi pada burung kenari sebagian diwariskan dan sebagian lagi dipelajari melalui latihan. Dengan memberikan testosteron pada betina – hormon yang meningkat pada jantan selama musim kawin – tim dapat mengamati apa yang terjadi selama beberapa minggu ketika kemampuan menyanyi yang tidak aktif ini aktif dan betina menyempurnakan suara baru mereka.
Meningkatkan aktivitas
Dengan menggunakan metode pencitraan tradisional, para ilmuwan sebelumnya telah mengamati HVC – wilayah otak utama untuk nyanyian – tampak jauh lebih besar pada gambar burung kenari yang sedang bernyanyi dibandingkan dengan burung kenari yang tidak bernyanyi, misalnya selama musim kawin. Namun, dengan melacak sel-sel otak individu di HVC, kombinasi mikroskop canggih dan studi ekspresi gen mengungkapkan sesuatu yang berbeda. Neuron tidak bergerak terpisah atau berkembang biak seperti yang terlihat – sebaliknya, neuron menjadi lebih aktif memperkuat koneksi, meningkatkan aktivitas, dan mengubah ekspresi gen, serta lebih mudah dideteksi, sehingga menciptakan pertumbuhan ilusi pada gambar anatomi.
“Daripada memperluas wilayah otak, pemetaan gen menunjukkan bahwa testosteron mengatur perubahan ini di seluruh HVC tanpa mengubah ukurannya,” kata Shouwen Ma, peneliti dari Departemen Neurobiologi Perilaku di Institut Max Planck untuk Kecerdasan Biologis di Seewiesen. – Yang terpenting, ini berarti HVC mempertahankan ukuran dan arsitektur sarafnya bahkan saat tidak digunakan, sehingga burung dapat memperoleh kembali kemampuan bernyanyi yang kompleks bahkan setelah bertahun-tahun tidak berkicau. Hal yang sangat menarik bagi saya tentang penemuan ini adalah bahwa ini merupakan ilustrasi yang bagus tentang bagaimana otak tidak perlu membangun kembali struktur dari awal: Mesin saraf tetap siap, tinggal menunggu untuk diaktifkan dan disetel dengan baik.-
Kapasitas yang persisten untuk bernyanyi
Kemampuan bernyanyi terbukti sangat kuat – para peneliti bahkan menginduksi nyanyian pada betina berusia tujuh tahun, jauh melampaui umur mereka di alam liar. -Proyek ini merupakan upaya yang signifikan dan kumulatif bagi departemen. Kami telah menyempurnakan alat genom untuk menilai dasar molekuler perilaku bernyanyi burung kenari pada resolusi tinggi. Mulai dari pengurutan genom hingga metode bioinformatika canggih yang memvisualisasikan ekspresi gen untuk mengungkap arsitektur otak. Diversifikasi pengetahuan ini meletakkan dasar bagi bidang penelitian baru, seperti memahami bagaimana spesies mengatasi sistem hormonal yang berbeda,- kata Carolina Frankl-Vilches, peneliti di Departemen Neurobiologi Perilaku.
“Dengan mempelajari bagaimana sel-sel individu mengubah perilakunya, kami mengungkap prinsip-prinsip dasar plastisitas otak dan bagaimana otak mempertahankan kapasitas untuk melakukan perubahan inovatif sepanjang hidup,” kata Manfred Gahr, kepala departemen. “Memahami mekanisme ini – bagaimana hormon memicu perubahan dalam sel-sel otak, bagaimana sirkuit saraf menjaga struktur dan fleksibilitasnya – dapat menjelaskan prinsip-prinsip yang lebih luas dalam plastisitas otak dan oleh karena itu pertanyaan yang lebih luas seperti bagaimana otak yang menua mempertahankan kapasitasnya untuk menyesuaikan diri dan lebih memahami mekanisme untuk mendorong pemulihan setelah stroke atau cedera.”
