bagaimana cara kerja otak manusia dalam memahami matematika ?? bagaimana para peneliti mengetahui bagian otak mana yang berfungsi ketika melakukan kerja matematika ?? benarkah bagian otak kiri mengendalikkan bagian tubuh kanan dan begitu juga sebaliknya ?? dalam file ini akan dijelaskan semuanya mengenai bagaimana perkembangan otak dan metode penelitian syaraf kogntif.

1. Perkembangan Otak dan
Metode Penelitian Syaraf
Kognitif
Rosida Marasabessy

2. Bab II Perkembangan Otak dan Kognitif (Metode Penelitian
Neuroscience)
• Otak manusia sering digambarkan sebagai segumpal tanah liat, dengan
gen dan pengalaman sebagai pemahatnya.
• Gen memberikan instruksi untuk pembentukan dasar otak, struktur dan
fungsi melalui proses pengalaman dalam lingkungan spesifik.
• Pengalaman yang berbeda mengarahkan perbedaan individual dalam
struktur dan fungsi otak, hal ini bergantung pada lingkungan. Misalkan
kebanyakkan manusia memperoleh bahasa. Akan tetapi apakah bahasa
yang kita peroleh apakah sama ?? Apakah inggris, spanyol, cina,
indonesia ? Itu semua tergantung pada kultur/budaya disekeliling
individu tersebut.
• Bahasa tergolong pada kemampuan primer secara biologis, sedangkan
kemampuan sekondary secara biologis seperti membaca dan
matematika, yang akan berkembang tergantung praktek kultur/budaya
dan kegiatan individu termasuk sekolah formal.
• Seperti yang dijelaskan pada pendekatan sistem perkembangan,
genetika mempengaruhiaktivitas saraf yang dipengaruhi dan
mempengaruhi pengalaman di lingkungan.

4. Bagaimana perkembangan
organ paling kompleks
dalam tubuh manusia ??

5. Perkembangan organ paling kompleks dalam tubuh manusia dimulai
19 hari setelah pembuahan, terjadi dengan cepat selama beberapa
tahun pertama kehidupan, dan meluas hingga dewasa awal. Berikut
ini dijelaskan proses awal pembentukkan sistem saraf/ Neurulasi.
1. Proses neurulasi dimulai dengan pembentukan pelat saraf (neural
plate), yang merupakan disk/cakram sel berbentuk oval yang akan
menjadi otak dan sumsum tulang belakang.
2. Pada 20 hari, lempeng saraf terlipat ke dalam membentuk saraf
alur (neural groove)
3. Pada 26 hari, menyatu dari tengah ke luar untuk membentuk
saraf tabung (neural tube) tali berongga sel.
4. Bagian atas tabung saraf adalah yang akan muncul otak dan
sisanya menjadi sumsung tulang belakang. Jika tabung saraf tidak
menutup dengan benar bagian atas atau bawah, sistem saraf akan
berpengaruh, menghasilkan kondisi seperti anencephaly atau
spinal bifida. (bab 6)

6. Anencephaly adalah cacat lahir serius yang menyebabkan bayi
terlahir tanpa sebagian otak atau tengkoraknya.
Spinal bifida/ tulang belakang terbuka adalah cacat lahir yang
terjadi akibat terganggunya pembentukan tabung saraf
selama bayi dalam kandungan. Hal ini menyebabkan munculnya
celah pada ruas tulang belakang.

7. 5. 1 bulan setelah pembuahan, tabung saraf dan vertikel berkembang
menjadi otak depan, otak tengah dan otak belakang.
6. Sekitar 5 minggu, otak depan akan membesar dan membelah menjadi
dua vesikel (rongga atau kantung berisi cairan atau udara, khususnya)
di depan yang disebut telencephalon dan diencephalon.
Telencephalon berkembang menjadi korteks selebral (lapisan luar otak),
basal ganglia (sekelompok struktur yang terkait dengan thalamus di dasar
otak dan terlibat dalam koordinasi gerakan), dan struktur limbik dan
mulai membelahnya garis tengah untuk membentuk bagian kiri dan bagian
kanan otak.
Diencephalon berkembang menjadi thalamus dan hipotalamus.
• Terletak di antara belahan otak di kedua sisi ventrikel ketiga,
menyampaikan informasi sensorik dan bertindak sebagai pusat persepsi
nyeri.
• Daerah otak depan di bawah talamus yang mengoordinasikan sistem
saraf otonom dan aktivitas hipofisis, mengendalikan suhu tubuh, haus,
lapar, dan sistem homeostatis lainnya, dan terlibat dalam aktivitas tidur
dan emosional

8. Otak belakang berkembang ke dalam metencephalon, yang membentuk
otak kecil dan pons (bagian batang otak yang menghubungkan medula
oblongata dan thalamus), dan myelencephalon, yang membentuk medula
oblongata (kelanjutan dari sumsum tulang belakang di dalam tengkorak,
membentuk bagian terendah batang otak dan berisi pusat-pusat kendali
untuk jantung dan paru-paru) .
Pembelahan sel yang cepat ini menghasilkan 100 miliar neuron dengan
kecepatan lebih dari 500.000 per menit dan mengarah ke pembentukan
awal daerah otak yang berbeda (Eliot, 1999 ).

10. • Pada 7 bulan, semua struktur utama otak sudah ada dan permukaan
neokorteks yang dulunya halus sekarang berbelit-belit dengan sulci
dan dan gyri.
• Sulci adalah alur yang ada pada permukaan otak.
• Gyri adalah punggungan atau lipatan di antara dua celah pada
permukaan otak.
• Sulci dan gyri ini yang menjadi patokkan atau titik referensi untuk
menentukkan daerah dan struktur otak.

11. Sistem limbik adalah bagian otak yang
mengontrol emosi, prilaku, motivasi, penciuman
dan long term memory.
Empat lobus Utama Otak

13. Sel saraf atau neuron merupakan satuan kerja utama dari
sistem saraf yang berfungsi menghantarkan impuls listrik
yang terbentuk akibat adanya suatu stimulus (rangsang).
Jutaan sel saraf ini membentuk suatu sistem saraf.
Setiap neuron terdiri dari satu badan sel yang di
dalamnya terdapat sitoplasma dan inti sel. Dari
badan sel keluar dua macam serabut saraf,
yaitu dendrit dan akson.
• Dendrit berfungsi mengirimkan impuls ke badan sel
saraf,
• Akson berfungsi mengirimkan impuls dari badan sel ke
sel saraf yang lain atau ke jaringan lain.
Akson biasanya sangat panjang. Sebaliknya, dendrit
pendek. Pada ujung akhir dari akson terdapat sinapsis
yang merupakan celah antara ujung saraf di mana
neurotransmiter dilepaskan untuk menghantar impuls ke
saraf selanjutnya atau organ yang dituju.

14. Berdasarkan fungsinya, sel saraf dapat dibagi menjadi 3 kelompok,
yaitu sel saraf sensoris, sel saraf motorik, dan sel saraf intermediet
(asosiasi).
1.Sel saraf sensorik
Fungsi sel saraf sensorik adalah menghantar impuls dari reseptor ke
sistem saraf pusat, yaitu otak (ensefalon) dan sumsum belakang
(medula spinalis).
2.Sel saraf motorik
Fungsi sel saraf motorik adalah mengirim impuls dari sistem saraf
pusat ke otot atau kelenjar yang hasilnya berupa tanggapan tubuh
terhadap rangsangan
3.Sel saraf penghubung
berfungsi menghubungkan sel saraf motorik dengan sel saraf sensorik
atau berhubungan dengan sel saraf lainnya yang ada di dalam sistem
saraf pusat

15. Penting untuk diingat bahwa hemisfer/belahan mengendalikan sisi
kontralateral (atau berlawanan) dari tubuh, sehingga belahan kiri
mengontrol sisi kanan tubuh dan sebaliknya.
Dari pernyatan tersebut ada istilah yang harus kita semua
ketahui yaitu lateralisasi. Lateralisasi adalah proses
pengkhususan fungsi dari dua belah otak yang terjadi karena
pembelahan otak menjadi dua bagian yang sering kita kenal
sebagai otak kiri dan otak kanan.
Sebagai contoh kidal. (kidal berkaitan dengan lateralisasi)

16. Otak manusia tumbuh sangat cepat selama masa bayi dan anak
usia dini. Sekitar 80% dari total volume otak dicapai oleh 1,5
tahun (Groeschel, Vollmer, King, & Connelly, 2010 ), 95%
dicapai dalam 6 tahun (Lenroot et al., 2007),
dan ukuran puncak dicapai pada usia 10,5 pada anak perempuan
dan 14,5 tahun pada anak laki-laki, mungkin karena untuk
pertumbuhan dendritik (80% terjadi setelah lahir) dan
sinaptogenesis (misalnya, Giedd et al., 2015; Huttenlocher,
1994 ).

17. Sebuah penelitian dari Newcastle University yang diterbitkan
dalam jurnal Cerbral Cortex memberikan penjelasan mendalam
mengenai perkembangan otak perempuan lebih cepat
dibandingkan laki-laki. Menurut penelitian tersebut, otak anak
perempuan mengalami proses perombakan ulang dan proses
lain yang normal terjadi pada perkembangan otak. Hanya saja,
proses ini memang lebih dulu terjadi pada otak anak
perempuan ketimbang otak anak laki-laki.

18. Cognitive Neuroscience Research Methods
(Metode Penelitian Kognitif Neuroscience)
1. Studi Lesi
Secara historis, studi lesi telah digunakan untuk menemukan
hubungan antara struktur otak, kognisi, dan perilaku. Metode
ini melibatkan melakukan studi kasus di pasien dengan cedera
otak, penyakit, atau gangguan perkembangan saraf untuk
menilai kehilangan atau gangguan fungsi kognitif spesifik.
Perbandingan pasien dalam lesi studi memberikan
neuropsychologist peluang untuk menemukan penyakit double
dissociations yang mengungkapkan daerah atau struktur otak
yang mendukung sistem fungsional kognitif yang berbeda.

19. Ketika pasien yang memiliki kerusakan pada area otak hilang
pengetahuan konseptual atau prosedural tertentu, kita dapat menarik
kesimpulan tentang di mana dan bagaimana fungsi kognitif dipakai di
otak.
Sebagai contoh, Lemer, Dehaene, Spelke, dan Cohen (2003 )
memberikan bukti letak untuk sistem quantitas dan sistem verbal
(triple-code model). Dengan mempelajari dua pasien dengan berbagai
jenis lesi dan acalculia, istilah yang luas digunakan untuk
menggambarkan kesulitan matematika.

20. Pasien LEC memiliki lesi fokus di sebelah kiri lobus parietal dan mengalami kesulitan melakukan
tugas perkiraan/aproksimasi dan pengurangan yang membutuhkan pemahaman tentang makna
angka, yang menunjukkan disfungsi dari sistem kuantitas, tetapi LEC dapat secara akurat
mengambil berbagai jenis informasi/fakta. Sebaliknya, pasien BRI mengalami hipometabolisme
di lobus temporal kiri dan mengalami kesulitan dalam mengambil berbagai jenis informasi dan
penambahan informasi tersebut pada penyelesaian masalah yang besar besar, yang menunjukkan
disfungsi sistem verbal, tetapi BRI memiliki kemampuan perkiraan/ aproksimasi dan
pengurangan yang mahir.
Jenis studi ini menyediakan beberapa bukti bahwa
sistem kuantitas yang diusulkan terlokalisasi di lobus
parietal kiri dan sistem verbal yang diusulkan
terlokalisasi di lobus temporal kiri.

22. (Kolb & Fantie, 2009)
“Studi kasus pasien dengan lesi sangat terbatas dalam
generalisasi mereka, terutama mengenai perkembangan
kognitif, karena mereka biasanya dilakukan pada orang dewasa
dengan otak maju dan mendapatkan pengetahuan dan
keterampilan, atau pada pasien dengan gangguan
perkembangan saraf, yang mungkin telah mengubah organisasi
otak fundamental dan memengaruhi berbagai sistem kognitif”.
Menariknya, keterbatasan ini dapat diatasi dengan
menggunakan stimulasi magnetik transcranial (TMS) untuk
menginduksi lesi pada individu dengan tipikal pengembangan.

23. Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)
atau Stimulasi Magnetik Transkranial.
Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) adalah salah satu alat bidang Neurofisiologi
yang dapat digunakan untuk membantu diagnosis gangguan saraf maupun
terapi/pengobatan gangguan saraf, baik gangguan fungsi saraf pusat maupun saraf tepi.
CARA KERJA TMS
• TMS bekerja dengan memberikan stimulasi pada sel saraf otak sehingga sel-sel otak
yang terganggu dapat bekerja kembali dengan lebih baik yaitu dengan meningkatkan
aktivitas sel melalui cara peningkatan kerja neurotransmitter.
• Terapi TMS dilakukan dengan memberikan aliran gelombang elektromagenetik dengan
frekeunsei rendah atau frekuensi tinggi sesuai kondisi klinis pasien.
PENYAKIT YANG BISA DITERAPI
• TMS digunakan dalam terapi penyakit Stroke, Parkinson, pasca trauma otak dan
saraf, neuropati, distonia, depresi, nyeri pinggang kronik termasuk Low Back Pain,
gangguan keseimbangan, gangguan bahasa (sulit bicara), Titinus (telinga berdenging)
dan Depresi.

24. (Pascual-Leone, Walsh, & Rothwell, 2000) menjelaskan
teknik kerja alat ini, peneliti mengirim pulsa arus
kumparan yang ditempatkan di atas kepala peserta untuk
menghasilkan medan magnet sehingga melewati kulit
kepala dan tengkorak peserta, mendorong arus di
otaknya.
Stimulasi magnetik ini sementara
mengganggu aktivitas kortikal yang
sedang berlangsung di daerah otak
yang ditargetkan, menciptakan lesi
sementara, memungkinkan kita untuk
mengamati bagaimana perilaku dan
kinerja terkait dengan struktur otak
dan jaringan yang didistribusikan,
fungsi, dan waktu pemrosesan.
Brown, Dengan menggunakan teknologi non-invasif ini,
para peneliti dapat melokalisasi fungsi kognitif di otak
dan mengidentifikasi jaringan aktivitas neuron/saraf
secara real time ketika informasi ditransfer dari satu
daerah ke daerah lain di dalam otak. Selanjutnya kita
dapat lebih memahami perkembangan proses kognitif
yang khas dan tidak khas, dengan demikian
berkontribusi pada ilmu pembelajaran dan, pada
akhirnya, desain intervensi yang efektif.

26. Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI)/ Pencitraan Resonansi
Magnetik Fungsional (fMRI)
• Pencitraan Resonansi Magnetik Fungsional (fMRI) telah dengan
cepat menjadi metode yang populer untuk mengidentifikasi
daerah dan struktur otak, sementara peserta melakukan tugas
kognitif spesifik di dalam pemindai.
• Pada dasarnya, fMRI mengukur perubahan aliran darah di otak.
Lebih spesifik, fMRI mengukur jalannya waktu aktivitas saraf
dalam struktur otak tertentu atau daerah selama tugas kognitif.
• Ketika neuron aktif, suplai darah local dan perubahan kandungan
oksigen memungkinkan kita untuk mengidentifikasi struktur otak
yang aktif selama tugas kognitif.
• Kebanyakan peneliti menggunakan kontras Blood Oxygenation
Level Dependent (BOLD). Metode ini menghasilkan gambar otak
resolusi spasial tinggi yang mencerminkan aktifitas saraf dengan
mengukur perubahan dalam sifat magnetic hemoglobin berkorelasi
dengan oksigen darah di pembuluh otak.

27. • Gambar otak yang ditunjukkan dalam hasil studi fMRI menampilkan
perubahan dalam magnetisasi karena aktivasi saraf local
menggunakan piksel berwarna. Penting untuk dicatat bahwa apa yang
diwakili oleh piksel berwarna ini bervariasi dari satu penelitian ke
penelitian lainnya. Misalnya, mereka bisa mewakili daerah aktivasi
atau penonaktifan otak, atau daerah di mana aktivasi atau
penonaktifan berkorelasi dengan kinerja tugas atau tindakan lain.
• Dibawah ini akan dijelaskan apa yang akan anda alami jika anda
berpartisipasi dalam fMRI.
Setibanya di rumah sakit,
anda akan bertemu dengan
seorang peneliti dan
diantarkan ke ruang fMRI
Peneliti akan menjelaskan
prosedur penelitian dan
kemudian anda dimintai
persetujuan partisipasi dalam
penelitian ini
Anda akan dimintai untuk mengisi
formulir penyaringan dan keamanan
MRI yang mengumpulkan riwayat
bedah dan informasi mengenai
keberadaan logam apapun di tubuh
anda, karena proses ini akan
berkaitan dengan medan magnet
yang sangat tinggi sehingga jika anda
memiliki logam di dalam tubuh tidak
akan bisa melanjutkan penelitian ini

28. Kemudian ahli tekhnologi
radiologi menjalani sesi
pemindai, meninjau formulir
Bersama anda, menjelakan
prosedur digunakan dalam
pemindai MRI, dan
menjawab semua pertanyaan
yang muncul.
Anda diminta mengisi kuesioner
demografis yang mencakup
mengenai usia anda, gangguan
neurologis yang sebelumnya
dialami, gangguan psikologis,
ketidmampuan belajar atau
partisipasi dalam program
intervensi.
Anda disuruh diam dan tidak berbicara saat
membuat respons Anda di pemindai karena
artefak gerak dapat membuat gambar tidak
dapat diinterpretasikan. Kemudian, Anda diantar
ke ruang pemindai, dan diminta untuk berbaring
telentang di tempat tidur pemindai. Ahli teknologi
radiologi menjelaskan bahwa Anda dapat
menghentikan proses pemindaian kapan saja
dengan memberi sinyal ruang kendali melalui
sistem interkom, kamera video sirkuit tertutup,
atau dengan menekan "bola lampu" yang terpotong
pada pakaian Anda
• Anda akan melakukan
beberapa tes yaitu tes
kecerdasan standar, tes
prestasi, dll.
• Kemudian anda akan
berpartisipasi dalam sesi
pelatihan singkat.
• Pada computer, anda diminta
untuk memecahkan jenis
masalah yang akan digunakan
dalam pemindai fMRI.
Selanjutnya, Anda
menghapus semua perhiasan,
pena, pensil, telepon seluler,
ikat pinggang, dan benda
logam lainnya dari pakaian
Anda karena benda-benda ini
dapat menjadi proyektil
dalam bidang magnet
pemindai yang kuat.

30. Jenis indormasi apa yang dapat diperoleh dari studi
fMRI tentang matematika ? ?
Pada dasarnya fMRI digunakan untuk menjawab
pertanyaan tentang daerah dan struktur otak mana
yang melakukan fungsi kognitif tertentu.