Kenapa Otak Menghabiskan Banyak Energi Tubuh? Ini Studinya

Lelah setelah belajar, berpikir, mengerjakan tugas, sampai mengulang pelajaran ternyata bukan perasaan kita saja, detikers. Meskipun tidak termasuk olahraga, aktivitas-aktivitas di atas butuh peran otak yang besar.

Jangankan belajar, penelitian juga mendapati bahwa otak yang sedang istirahat saja butuh tenaga besar untuk tetap 'standby'. Studi menunjukkan, otak membutuhkan 20% energi dari total kebutuhan tubuh untuk bertahan hidup. Padahal, ada banyak organ lain di tubuh yang juga penting agar manusia bisa beraktivitas. Kenapa otak menghabiskan banyak tenaga?

Timothy Ryan, peneliti dan profesor di Weill Cornell Medicine, New York City, Amerika Serikat mengatakan, peneliti sebelumnya berasumsi bahwa besarnya konsumsi energi oleh otak disebabkan karena aktifnya otak secara elektrik.

Dengan demikian, sel-sel otak atau neuron terus-menerus menembakkan sinyal listrik untuk berkomunikasi. Dikutip dari Live Science, proses ini membakar banyak molekul energi yang dikenal sebagai adenosin 5'-trifosfat atau ATP.

Akan tetapi, beberapa puluh tahun belakangan, penelitian klinis mendapati bahwa otak orang-orang yang mengalami koma atau dalam kondisi vegetatif juga menghabiskan banyak tenaga mereka. Padahal, otak orang yang mengalami koma atau dalam kondisi vegetatif hanya memiliki aktivitas elektrik dalam otak yang minim.

Karena itu, ilmuwan saraf pun dihadapkan pada teka-teki 'kenapa otak membutuhkan banyak energi, meskipun tidak banyak aktivitas?''

Kenapa Otak Menghabiskan Banyak Energi?

Kantong Pesan

Ryan menuturkan, beberapa tahun belakangan, ia dan timnya meneliti persimpangan di otak yang disebut sinapsis. Sinapsis merupakan tempat sel otak atau neuron bertemu dan berkomunikasi.

Saat berkomunikasi, neuron merilis kantong kecil bernama vesikel yang dikemas dengan pembawa pesan kimiawi bernama neurotransmiter.

Penelitian Camila Pulido dan Ryan mendapati, kantong kecil vesikel ternyata punya peran terhadap banyaknya keperluan energi untuk otak. Vesikel berisi pesan-pesan informasi yang bergerak antar sel otak. Pergerakan konstan informasi ini membuat otak harus siap bekerja setiap saat.

"Otak terhitung sebagai organ yang paling mahal untuk bisa berfungsi," kata Ryan.

Sinapsis "Standby"

Sebelumnya, penelitian mereka mendapati bahwa sinapsis aktiflah yang menghabiskan banyak energi tubuh. Tetapi di studi baru, para peneliti ini mendapati hal berbeda.

Dalam studi Synaptic vesicle pools are a major hidden resting metabolic burden of nerve terminals yang diterbitkan dalam jurnal Science Advance, peneliti menyimpulkan bahwa pompa proton harus tetap bekerja dan membakar ATP karena vesikel selalu 'membocorkan' proton.

Ryan menjelaskan, hal ini rupanya terjadi agar sinapsis selalu dalam keadaan siap. Ia mengibaratkan aktivitas 'menghabiskan bensin' ini seperti mobil yang terus menyala agar bisa dipakai tiba-tiba kapan saja dengan kecepatan tinggi.

Di penelitian baru, tim Ryan sebelumnya menonaktifkan sinapsis neuron tikus di piring laboratorium dengan toxin. Setelah mengukur tingkat ATP di dalam sinapsis nonaktif tersebut, mereka mendapati bahwa sinapsis tetap mengonsumsi banyak energi, bahkan ketika neuron tidak menyala.

Untuk mencari tahu penyebabnya, para peneliti tersebut mematikan berbagai pompa di permukaan vesikel kecil yang menggerakkan neurotransmiter dan molekul lain keluar-masuk. Proses ini membuat sinapsis seperti kehilangan bahan bakar.

Pencitraan lewat mikroskop fluoresen membantu para peneliti tersebut mendapati bahwa vesikel selalu membocorkan proton saat sinapsis tidak aktif. Aktivitas 'pompa proton' ini menghabiskan 44% dari total energi dalam sinapsis yang sedang istirahat.

Ryan menuturkan, timnya berharap temuan ini dapat membantu secara klinis, di samping memberi tambahan pemahaman mendasar tentang otak manusia. Ia mencontohkan, penemuan ini dapat mengarah pada pemahaman dan pengobatan yang lebih baik terhadap penyakit tertentu, seperti parkinson.

Ia mengibaratkan, pada orang dengan parkinson, otak detik.com/tag/otak mungkin tidak memiliki cukup bahan bakar untuk membuat ATP.

"(seperti) Mobil yang berhenti (dan) kamu memotong saluran bensinnya. Kamu akan dapat masalah (dengan kondisi demikian)," jelasnya.

Gimana detikers, nggak heran ya kenapa kita bisa lelah setelah belajar dan mengerjakan soal?