Para peneliti di Universitas California, Santa Cruz, telah menunjukkan bahwa sekelompok kecil jaringan otak yang dikembangkan di laboratorium dapat dilatih untuk memecahkan masalah teknik – menyeimbangkan kutub virtual – menggunakan umpan balik listrik yang dirancang dengan cermat. Eksperimen pembuktian konsep ini menunjukkan bahwa jaringan saraf dalam piringan dapat belajar secara adaptif, yang dapat memberikan wawasan baru tentang penyakit neurologis dan kapasitas plastisitas otak.
Eksperimen: Mengajari Organoid Otak untuk Menyeimbangkan Tiang
Eksperimen ini menggunakan organoid kortikal, struktur tiga dimensi kecil yang tumbuh dari sel induk tikus yang meniru aspek tertentu dari jaringan otak. Organoid ini tidak mampu berpikir atau sadar, namun mereka dapat mengirim dan menerima sinyal listrik, dan koneksinya dapat dimodifikasi melalui rangsangan. Tugasnya adalah mengendalikan “tiang gerobak” – sebuah simulasi di mana kereta virtual bergerak ke kiri atau ke kanan untuk menjaga tiang berengsel tetap seimbang secara vertikal.
Masalah ini terkenal sulit bagi sistem kecerdasan buatan karena memerlukan penyesuaian yang konstan dan tepat, bukan hanya satu respons yang benar. Organoid tersebut terhubung ke lingkungan virtual, dan aktivitas listriknya ditafsirkan sebagai perintah untuk menggerakkan kereta. Kuncinya adalah umpan balik adaptif : ketika organoid berkinerja buruk, ia menerima rangsangan listrik singkat. Algoritme menyesuaikan neuron mana yang menerima rangsangan ini berdasarkan apakah pola serupa sebelumnya menghasilkan kontrol yang lebih baik.
Mengapa Ini Penting: Memahami Plastisitas dan Penyakit Otak
Ini bukan tentang menciptakan biokomputer yang berfungsi. Sebaliknya, ini tentang memahami bagaimana neuron beradaptasi untuk memecahkan masalah. Menurut Ash Robbins, peneliti di UC Santa Cruz, “Kami mencoba memahami dasar-dasar bagaimana neuron dapat disesuaikan secara adaptif untuk memecahkan masalah. Jika kami dapat mengetahui apa yang mendorong hal tersebut pada sebuah piringan, hal ini akan memberi kami cara baru untuk mempelajari bagaimana penyakit saraf dapat memengaruhi kemampuan otak untuk belajar.”
Hasilnya sangat signifikan. Organoid yang diberi umpan balik adaptif menyeimbangkan kutub dalam 46% siklus, dibandingkan dengan 2,3% pada organoid yang tidak diberi umpan balik dan 4,4% pada organoid yang diberi stimulasi acak. Hal ini menunjukkan bahwa koneksi saraf jaringan dapat disesuaikan melalui umpan balik terstruktur.
Batasan dan Pertimbangan Etis
Pembelajaran organoid hanya berumur pendek. Setelah tidak ada aktivitas selama 45 menit, performanya akan kembali ke kondisi dasar. Penelitian di masa depan akan fokus pada peningkatan memori, mungkin dengan meningkatkan kompleksitas. David Haussler, ahli bioinformatika yang terlibat dalam penelitian ini, menekankan bahwa tujuannya adalah untuk memajukan penelitian otak dan mengobati penyakit neurologis, bukan untuk menggantikan pengontrol robotik dengan jaringan yang dikembangkan di laboratorium.
Penggunaan organoid otak manusia akan menimbulkan masalah etika yang serius, namun untuk saat ini, penelitian ini menawarkan jendela unik mengenai mekanisme dasar plastisitas otak.
Studi ini menunjukkan bahwa sirkuit saraf yang hidup dapat disesuaikan secara adaptif melalui umpan balik terstruktur, sebuah temuan yang dapat merevolusi pemahaman kita tentang cara otak belajar dan beradaptasi, dan bagaimana penyakit saraf mengganggu proses ini.
