Matematikawan Menemukan Kenapa Mengosongkan Pikiran Itu Melelahkan

Selasa, 21 September 2010 - Simulasi komputer studi ini menggunakan Metabolica, perangkat lunak yang dirancang oleh Calvetti dan Somersalo untuk mempelajari sistem metabolik yang kompleks.

---

Pernah bertanya-tanya mengapa sulit sekali menghilangkan pikiran tentang pekerjaan saat berlibur atau saat berusaha menciptakan keheningan?

Matematikawan di Universitas Case Western Reserve mungkin bagian dari jawabannya.

Mereka telah menemukan bahwa sama seperti berpikir membakar energi, menghentikan pikiran membakar energi – seperti truk yang berhenti pada sebuah lereng menurun.

“Mungkin ini menjelaskan mengapa sangat melelahkan untuk bersantai dan mengosongkan pikiran,” kata Daniela Calvetti, profesor matematika, dan salah satu penulis penelitian otak. Pekerjaan mereka diterbitkan dalam publikasi online lanjutan Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism.

Membuka otak untuk memantaunya secara rinci tidaklah praktis. Jadi, untuk memahami penggunaan energinya, Calvetti bekerja sama dengan Erkki Somersalo, profesor matematika, dan Rossana Occhipinti, yang menggunakan karya ini untuk membantu memperoleh PhD dalam matematika tahun lalu dan sekarang menjadi peneliti postdoctoral departemen fisiologi dan biofisika di Case Western Reserve School of Medicine. Mereka mengembangkan persamaan dan statistik serta membangun sebuah model komputer metabolisme otak.

Simulasi komputer untuk studi ini diperoleh dengan menggunakan Metabolica, perangkat lunak yang dirancang oleh Calvetti dan Somersalo untuk mempelajari sistem metabolik yang kompleks. Perangkat lunak ini menghasilkan render numerik jalur penghubung neuron yang mengirimkan pikiran rangsang atau neuron penghambat yang diletakkan pada rem dengan sel otak yang disebut astrocytes. Astrocytes memenuhi kimia dan fungsi penting pada kedua jenis neuron tersebut.

Untuk menghentikan pikiran, otak menggunakan neuron penghambat untuk mencegah neuron rangsang menyampaikan informasi dari satu ke yang lainnya.

“Neuron penghambat seperti seorang pendeta yang berkata, ‘Jangan lakukan itu’,” kata Calvetti. “Neuron pendeta” memblok informasi dengan melepaskan asam gamma aminobutyric, umumnya disebut GABA, yang melawan efek neurotransmitter glutamat oleh neuron rangsang.

Glutamat membuka gerbang sinaptik. GABA membuat gerbang tetap tertutup.

“Astrocytes, yang merupakan Cinderella otak, mengkonsumsi sejumlah besar oksigen yang membersihkan dan mendaur ulang GABA serta glutamat, yang merupakan racun saraf,” kata Somersalo.

Lebih banyak oksigen membutuhkan aliran darah lebih banyak, meskipun koneksi antara metabolisme serebral dan hemodinamik tidak sepenuhnya dipahami.

Semuanya bersamaan, “Ini kerja yang mengejutkan untuk penghambatan tetap bekerja,” katanya.

Tim ini berencana untuk lebih dekat membandingkan penggunaan energi neuron rangsang dan penghambat dengan menjalankan simulasi simultan dari kedua proses.

Para peneliti membangun ilmu dasar tetapi tujuan mereka adalah membantu memecahkan masalah manusia.

Penyakit otak atau kondisi yang merusak sering sulit didiagnosa hingga stadium lanjut. Sebagian besar penyakit otak, bagaimanapun juga, terkait dengan metabolisme energi dan memahami norma apa yang memungkinkan dokter mendeteksi masalah sebelumnya.

Penghambatan ini secara khusus mungkin relevan dengan penyakit neurodegenerative. “Dan itu benar-benar menarik” kata Calvetti.

Sumber: sciencedaily.com