Penemuan Penelitian tentang Struktur Otak yang Memprediksi Persepsi Visual dan Taktile

Para ilmuwan menemukan bahwa sebuah struktur kecil di otak tengah mulai memprediksi sebelum terjadinya persepsi visual dan fisik, yang mendukung pandangan bahwa otak tidak hanya menunggu input sensorik, tetapi juga memprediksi apa yang akan terjadi. Penelitian baru dari Massachusetts Institute of Technology dan Northeastern University yang diterbitkan dalam Nature Neuroscience menyarankan bahwa area otak yang memproses informasi sensorik juga membantu mempersiapkan untuk rangsangan yang akan datang. Peneliti menggambarkan superior colliculus kepada Medical Xpress sebagai "salah satu struktur batang otak yang paling banyak diteliti," menunjukkan pola aktivitas yang jelas sebelum subjek melihat gambar atau merasakan tekanan fisik.

Para peneliti lebih lanjut menjelaskan bahwa penelitian ini berasal dari konsep yang dikenal dalam neuroscience, yaitu pemrosesan prediktif. Otak tidak hanya menunggu input, tetapi terus memprediksi dan mempersiapkan, karena "reaksi setelah kejadian memiliki biaya," kata para peneliti.

Metode Penelitian dan Peserta

Para peneliti menggunakan pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI) 7 Tesla yang sangat tinggi untuk memeriksa 80 orang dewasa. Dengan teknologi ini, mereka mengamati aktivitas superior colliculus dengan resolusi sekitar 1 milimeter. Setengah dari peserta melihat gambar, sementara setengah lainnya merasakan tekanan mekanis pada ibu jari kiri. Para peneliti mengatakan kepada Medical Xpress bahwa metode ini didorong oleh dua pertanyaan: "Kami ingin menjawab dua pertanyaan. Pertama, apakah superior colliculus manusia terorganisir seperti yang ditunjukkan oleh penelitian hewan, yaitu lapisan atas terfokus pada visual, sementara lapisan bawah terfokus pada taktil?

Kedua, bagaimana ia bereaksi ketika mengharapkan rangsangan sensorik tertentu akan datang?" Sebelum rangsangan, peserta ini menjalani tugas pengambilan keputusan berbasis bentuk. Para peneliti kemudian membandingkan perubahan yang terjadi antara dua keadaan aktivitas. Rangsangan visual menghasilkan lebih banyak aktivitas di lapisan atas superior colliculus, sementara taktil memicu lebih banyak aktivitas di lapisan yang lebih dalam. "Lebih penting lagi, bahkan sebelum rangsangan datang, ketika orang hanya menunggu gambar atau sentuhan, pola spesifik lapisan ini juga terlihat." Menurut laporan Medical Xpress.

Mesin Saraf Pemrosesan Prediktif

Penelitian menunjukkan bahwa sifat pengalaman sensorik yang diharapkan memiliki pola aktivitas yang berbeda di superior colliculus. Para peneliti menggunakan pembelajaran mesin untuk menentukan apakah pola aktivitas otak dapat membedakan pengalaman visual dan taktil. Mereka mengamati pola serupa selama periode harapan dan rangsangan aktual, yang mengonfirmasi temuan awal pemindaian otak. Para peneliti juga mendeteksi respons prediktif ini di dua area pemrosesan sensorik di thalamus, yang menunjukkan bahwa harapan melibatkan beberapa struktur yang terletak di bawah korteks otak. Penelitian ini menantang pemahaman tradisional dalam neuroscience. Biasanya, prediksi dianggap sebagai "fungsi tingkat tinggi yang terjadi di korteks," menurut Medical Xpress.

Namun, penelitian ini menunjukkan bahwa struktur otak dalam yang mengirimkan informasi ke korteks adalah bagian dari jaringan yang lebih luas untuk mempersiapkan input yang akan datang. Para peneliti mengakui beberapa keterbatasan, seperti kurangnya pencatatan gerakan mata dan ketidakpastian selama proses pemindaian. Beberapa aktivitas yang diamati mungkin hanya terkait dengan harapan umum yang berkaitan dengan eksperimen itu sendiri. Meskipun demikian, temuan ini menunjukkan bahwa superior colliculus terlibat dalam pemrosesan prediktif, bukan hanya merespons informasi yang akan datang. "Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa nukleus subkortikal bukanlah penerima pasif dari input sensorik, tetapi juga merespons input sensorik dari dunia eksternal dan melakukan prediksi."

Para peneliti menyimpulkan dalam penelitian ini.

Peran Superior Colliculus dalam Prediksi Persepsi

Penelitian ini mengungkapkan peran aktif superior colliculus dalam proses persepsi, membalikkan pandangan tradisional yang menganggap bahwa input sensorik hanya diproses oleh korteks. Penelitian menunjukkan bahwa superior colliculus tidak hanya merespons rangsangan yang akan datang, tetapi juga terlibat dalam prediksi, yang dapat memiliki implikasi penting untuk memahami bagaimana otak memproses informasi sensorik. Temuan ini tidak hanya memiliki dampak mendalam di bidang neuroscience, tetapi juga dapat menginspirasi aplikasi di masa depan dalam kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin, terutama dalam mensimulasikan proses persepsi manusia.