Anda bersandar. Anda menarik napas. Otak memutuskan apakah melon sudah matang atau susunya asam.
Seekor tikus juga melakukan hal ini, tetapi lebih cepat. Bahkan dengan panik.
Penelitian baru dari Northwestern University menunjukkan bahwa meskipun ada perbedaan kecepatan, mesin saraf di bawahnya hampir sama. Ini bukan hanya tentang mengendus. Ini tentang waktu.
Dua penelitian yang diterbitkan dalam Science Advances mengungkapkan bahwa cara manusia dan tikus memproses bau bergantung pada sistem yang dilestarikan secara evolusi. Tikus dapat melakukan satu kali hirupan yang disengaja. Manusia, meski bernapas perlahan, menghasilkan ritme otak yang sama dengan yang digunakan hewan pengerat saat mengendus dengan cepat.
Ini bukan hanya keingintahuan akademis. Ini mengubah cara kita memandang penurunan neurologis.
Logika Evolusioner di Balik Penciuman Bersama
Otak memperlakukan penciuman sebagai keputusan aktif, bukan penerimaan pasif.
Hewan mengontrol aliran molekul bau. Mereka menentukan waktunya. Ini penting karena jika Anda tidak mengontrol asupannya, Anda tidak mengontrol datanya.
Hewan pengerat terkenal dengan kecepatan mengendusnya yang cepat. Manusia? Kami mungkin mengendus satu kali setiap beberapa detik. Jika dibandingkan, ini lamban. Selama bertahun-tahun, para ilmuwan bertanya-tanya: Bagaimana manusia bisa mengidentifikasi suatu aroma secepat dan setepat tikus jika mereka mengambil sampel udara sepuluh kali lebih lambat?
Tim Northwestern mendekati teka-teki ini dari ujung pohon mamalia yang berlawanan.
Satu kelompok mempelajari tikus. Mereka menyaksikan mereka memegang makanan, mengangkatnya ke hidung, dan berhenti sejenak. Ini bukanlah pencarian yang panik. Ini adalah napas tunggal yang disengaja.
Kelompok lainnya merekam langsung dari bulbus olfaktorius manusia. Ini adalah struktur yang menerima sinyal saraf pertama dari hidung.
Hasilnya menyatu. Waktunya sama. Mekanismenya dibagikan.
“Kesamaan sebenarnya adalah satu kali hirupan ini… hal ini disengaja; mereka melakukannya dengan sengaja.” — John M. Barrett, Universitas Northwestern
Cekatan Mengendus Tunggal pada Tikus
Studi tentang tikus dimulai dengan sesuatu yang mudah Anda lewatkan.
Para peneliti yang dipimpin oleh Gordon M. G. Shepherd menggunakan sistem robot multi-kamera untuk melacak tikus yang bergerak bebas. Mereka mencari momen di mana hewan-hewan itu berhenti dan membawa makanan ke hidung mereka.
Alih-alih melakukan pengambilan sampel dengan cepat seperti biasanya, tikus-tikus tersebut mengambil satu napas dengan waktu yang ditentukan dengan cermat.
Itu tampak seperti inspeksi. Pemeriksaan cepat sebelum melakukan gigitan.
Saat makanannya tidak menarik, hirupannya semakin kuat. Namun bau saja tidak menjadi pemicunya. Jika peneliti membutakan tikus, mereka tetap mengendusnya. Itu berhenti hanya ketika korteks motorik dibungkam.
Hal ini membuktikan perilaku tersebut proaktif, bukan refleksif. Tikus memilih untuk mengendus.
“Ternyata tikus-tikus tersebut memilih untuk melakukan ‘pemeriksaan penciuman’ yang cepat ini… daripada terpicu secara pasif untuk mengendus. Mang Gao
Ini adalah pertama kalinya aktivitas mengendus yang disengaja dan tidak refleksif telah didokumentasikan pada hewan pengerat saat mencari makan secara alami. Ini mencerminkan tindakan manusia yang mengangkat makanan ke hidung untuk mengevaluasinya.
Osilasi Theta: Sinyal Bau Manusia
Jika tikus menggunakan hirupan cepat untuk mendorong proses penciumannya, manusia menggunakan cara lain.
Penelitian pada manusia, yang dipimpin oleh Christina Zelano dan Andrew Sheriff, mencatat aktivitas di bola penciuman para sukarelawan. Mereka meminta peserta untuk mengambil satu napas dengan sengaja.
Inhalasi tunggal itu memicu gelombang otak berfrekuensi rendah. Osilasi theta. Khususnya, ritme dalam rentang 2–8 Hz.
Ini adalah rentang frekuensi yang tepat yang digunakan hewan pengerat untuk mengendus dengan cepat.
Pada tikus, hirupan dan gelombang theta menyatu. Mereka hampir tidak bisa dibedakan. Pernapasan adalah ritmenya.
Pada manusia, pernapasan lebih lambat. Namun gelombang theta tetap ada. Ini mengatur ledakan aktivitas saraf yang lebih cepat dalam satu tarikan napas. Satu tarikan napas perlahan mengaktifkan beberapa siklus pemrosesan internal. Otak membagi data, menganalisis bau, dan mengeluarkan keputusan—semuanya dalam satu tarikan napas.
Otak manusia memampatkan struktur temporal yang sama menjadi tindakan fisik yang lebih lambat.
“Pada manusia, kecepatan mengendus yang lebih lambat membuat mereka [mengendus dan theta] terpisah, sehingga osilasi theta terlihat berbeda.” – Qiaohan Yang
Hal ini menegaskan bahwa bagaimana manusia dan tikus memproses bau diatur oleh jangka waktu dasar yang sama, meskipun eksekusi fisiknya berbeda secara drastis.
Mengapa Ini Penting untuk Deteksi Penyakit
Memahami sirkuit bau yang sehat adalah satu-satunya cara untuk mengetahui jika sirkuit tersebut gagal.
Perubahan perilaku mengendus telah lama dikaitkan dengan kondisi neurodegeneratif. Autisme, Alzheimer, dan Parkinson semuanya menunjukkan perubahan fungsi penciuman.
Jika mekanisme saraf yang mendasarinya dipertahankan di seluruh spesies, maka gangguan pada ritme bersama ini mungkin menjadi penanda awal terjadinya patologi.
“Mengetahui bahwa kita mempunyai serangkaian mekanisme yang secara evolusioner membantu kita memahami… bagaimana mekanisme tersebut gagal dalam bidang patologi. Andrew Sheriff
Kami tidak melihat dua sistem yang terpisah. Kami sedang melihat satu sistem kuno, yang disesuaikan dengan kecepatan pernapasan yang berbeda. Tikus menjalankannya dengan RPM tinggi. Manusia memperlambatnya tetapi tetap menjaga mesin inti tetap utuh.
Desain bersama ini menunjukkan bahwa cara kita mengumpulkan informasi melalui penciuman sangat penting bagi kelangsungan hidup kita sebagai mamalia. Ini memandu apa yang kita makan, apa yang kita hindari, dan kapan kita bergerak.
Tikus memeriksa remahnya. Manusia memeriksa melon. Otak melakukan sisanya.
