Otak (bahasa Inggris: encephalon, brain) adalah pusat sistem saraf (bahasa Inggris: central nervous system, CNS) pada vertebrata dan banyak invertebrata lainnya. Otak merupakan salah satu organ yang berfungsi sebagai pusat sistem saraf pada manusia dan sebagian makhluk hidup lainnya. Artinya otak merupakan pusat pengendalian seluruh tubuh kita, otak mengatur sebagian besar koordinasi gerakan, perilaku, keseimbangan di dalam tubuh, dan berbagai fungsi lainnya. Otak manusia memiki volume sekitar 1350 cc dan terdiri dari sekitar 100 juta sel saraf, beratnya sekitar 2,5 persen dari berat tubuh. Otak terletak di rongga tengkorak kepala dan dilindungi oleh selaput yang disebut selaput meninges.
Proses Perkembangan Otak Pada Masa Prenatal
Lempeng otak (neural plate) terbentuk dari sel-sel embrionik sejak usia kehamilan 15 hari. Terjadi kenampakan pada hari ke 16 dimana sudah terbentuk lempeng neural yang selanjutnya akan berkembang menjadi otak dan sumsum tulang belakang, kemudian pada hari ke 26, sudah tampak jelas bagian kepala dan calon tulang belakang . Selanjutnya, otak mengalami pertumbuhan dan perkembangan yang sangat pesat. Melalui CT scan dapat diketahui bahwa pada usia tiga bulan, ukuran kepala jauh lebih besar dari anggota badan lainnya. Hal itu membuktikan bahwa perkembangan otak mendahului perkembangan anggota badan lainnya.
Pada usia kehamilan 16 minggu otak sudah mulai berfungsi. Hal itu tampak dari mulai adanya gelombang elektrik di otak. Sampai usia 24 minggu, bagian korteks (cortex) masih halus belum terlihat adanya lipatan-lipatan (sulci). Pembentukan otak baru sempurna di akhir kehamilan, lengkap dengan lipatan-lipatan . Bagian lipatan yang menonjol yang disebut gyrus dan sudah terbentuk. Gyrus merupakan daerah cortex yang sangat penting untuk berpikir dan menyimpan informasi. Dengan adanya lipatan-lipatan, maka luas permukaan cortex bertambah dalam ruang tengkorak yang terbatas .
Pada usia kehamilan 3 bulan otak sudah tampak jelas dan pada usia kehamilan 7 bulan mulai terbentuk lipatan-lipatan pada bagian cortex. Lipatan tersebut menjadi sempurna pada usia kehamilan 9 bulan. Lipatan-lipatan pada otak memperluas korteks yang menjadi pusat logika dan penyimpanan memori. Ketika lahir, struktur otak sudah sempurna dan sebagian sudah siap digunakan. Proses selanjutnya ada dua proses yang sangat penting yaitu pembentukan selubung mielin yang dikenal dengan proses Mielinasi dan pembentukan sinapsis atau hubungan antar sel syaraf.
Proses Perkembangan Otak Pada Masa Postnatal
Berbeda dengan pertumbuhan fisik, sel syaraf otak tidak bertambah lagi jumlahnya setelah lahir, tetapi pembantukan myelin dan hubungan antar sel syaraf terus berlangsung. Diperkirakan jumlah sel syaraf otak orang dewasa mencapai 100.000.000.000 (100 milyar) dan ditambah lebih banyak lagi sel glia sehingga mencapai sekitar satu trilyun sel. Setelah lahir, jumlah hubungan antar sel syaraf otak (sinap) melalui dendrit dan neurit terus bertambah. Satu sel syaraf otak dapat menjalin hubungan dengan, 5, 10, 100 atau bahkan 20.000 sel Di samping itu, proses mielinasi juga terus berjalan. Selubung myelin terdiri atas lipoprotein dan berfungsi sebagai isolator dan sekaligus penguat aliran listrik. melalui sel syaraf. Selubung mielin (myelin sheath) ini mempengaruhi kecepatan transfer impuls atau arus listrik di otak sehingga mempengarui kecepatan berpikir. Oleh karenanya, memberikan stimulasi pada anak sangat penting untuk pertumbuhan hubungan antar sel syaraf otak dan pertumbuhan mielinnya.
Bagian Otak
Secara umum otak manusia terdiri atas tiga bagian: otak besar (cortex), otak kecil (cerebellum), dan batang otak (pons). Ketiga bagian tersebut memiliki bagian-bagian yang lebih detail lagi. Marian Damond seorang peneliti otak dari universitas California di Barkley (dalam Dryden & Vos, 1994) membagi otak menjadi tujuh bagian, yaitu:
a. Prefrontal Cortex
b. Temporal Lobe
c. Motor Cortex
d. Parietal Lobe
e. Occipital Lobe
f. Cerebellum (Otak kecil)
g. Medulla
h. Sistem limbik
i. Hipotalamus
j. Hipofisis
Fungsi Otak
Adapun fungsi otak, diantaranya:
a. Otak berfungsi sebagai pusat regulasi
b. Otak berfungsi sebagai alat sensor terhadap berbagai perasaan
c. Otak sebagai alat dalam menerjemahkan verbal
d. Otak sebagai pusat dalam mengatur semua gerakan koordinasi antar otot tubuh dan pengaturan keseimbangan
e. Otak sebagai pusat masuknya semua informasi visual
f. Otak berfungsi sebagai penerjemah visual manusia
g. Otak sebagai pengontrolan terhadap fungsi otomatis otak
h. Otak berfungsi sebagai penjaga tubuh baik dalam keadaan tertidur maupun dalam keadaan terjaga.
i. Otak juga berfungsi menghasilkan perasaan, emosi, menciptakan rasa lapar, pengaturan produksi hormon, merangsang perasaan senang, menciptakan rasa haus, mengatur metabolisme tubuh, memelihara homeostasis, serta mengatur memori jangka panjang.
Faktor yang Mempengaruhi Perkembangan Otak pada Anak
a. Paparan Stimulasi Motorik dan Sensorik
b. Obat Psikoaktif
c. Hubungan Orangtua dan Anak
d. Hubungan dengan Grup Bermain
e. Stres
f. Nutrisi
Neurosains dalam Pendidikan
1. Pengertian Neurosains
Neurosains secara etimologi adalah ilmu neural (neural science) yang
mempelajari sistim syaraf, terutama mempelajari neuron atau sel syaraf dengan pendekatan multidisipliner. Secara terminologi, neurosains merupakan bidang ilmu yang mengkhususkan pada studi saintifik terhadap sistim syaraf. Dengan dasar ini, neorosains juga disebut sebagai ilmu yang mempelajari otak dan seluruh fungsi-fungsi syaraf belakang.
2. Tujuan Neurosains
Tujuan utama dari ilmu ini adalah mempelajari dasar-dasar biologis dari setiap perilaku. Artinya, tugas utama dari neurosains adalah menjelaskan perilaku manusia dari sudut pandang aktivitas yang terjadi di dalam otaknya. Penelitian mutakhir di bidang neurosains menemukan sejumlah bukti hubungan tidak terpisahkan antara otak dan perilaku (karakter) manusia. Melalui instrumen Positron Emission Tomography (PET) diketahui bahwa terdapat enam sistem otak (brain system) yang secara terpadu meregulasi semua perilaku manusia. Keenam sistem otak tersebut adalah cortex prefrontalis, sistem limbik, gyros cingulatus, ganglia basalis, lobus temporalis, dan cerebellum.
Keenam sistem otak tersebut mempunyai peranan penting dalam pengaturan kognisi, afeksi, dan psikomotorik, termasuk IQ, EQ, dan SQ. Pemisahan jasmani, ruhani dan akal akan berimplikasi pada pengembangan ketiganya (IQ, EQ dan SQ) yang secara otomatis melanggengkan ketidakseimbangan pada ranah kognisi, afektif dan psikomotorik dalam pembelajaran. Bukti ilmiah ini memberi inspirasi bahwa pendidikan karakter tidak ubahnya dengan mengembangkan potensi otak. Semua sistem dalam otak bekerja secara padu untuk membangun sikap dan perilaku manusia. Atas dasar inilah neurosains yang disebut ilmu yang menghubungkan antara otak dan pikiran (brain-mind connection) atau jiwa dan badan, termasuk hati dan akal. Contoh di atas menunjukkan bahwa dunia pendidikan selama ini masih memisahkan (untuk tidak mengatakan mengalami konflik paradigma) antara otak-pikiran, jiwa-badan, dan akal-hati.
Menurut Paulin Pasiak, otak hanya bisa didefinisikan jika dikaitkan dengan pikiran. Tanpa pengertian ini, otak tidak memberikan makna apa-apa selain sebuah benda yang tidak berbeda dengan benda-benda biologis lainnya. Demikian pula dengan jiwa-badan dan akal-hati. Semuanya tidak dapat dipisahkan satu sama lain dengan otak. Semua entitas itu (pikiran, jiwa, dan hati/rasa) bersumber (software) pada otak manusia. Di sinilah neuroanatomi dan neurofisiologi menjadi bermakna sebagaimana dimaksudkan sejak pertama kalinya ilmu itu ditemukan.
3. Ruang Lingkup Neurosains
Sebagaimana telah disinggung sebelumnya, neurosains mempelajari manusia secara utuh atau sains yang mempelajari manusia secara interdisipliner. Neurosains memiliki beberapa dimensi antara lain:
a. Seluler-Molekuler
Lingkup kajian seluler-molekuler ini mempelajari berbagai macam sel saraf dan bagaimana mereka melakukan fungsi-fungsi spesifik yang berbeda satu dengan yang lain untuk menghasilkan pelbagai perilaku yang kompleks, seperti emosi, kognisi, dan tindakan.
b. Sistem Saraf
Bidang sistem saraf mengkaji sel-sel saraf yang berfungsi sama dalam sebuah sistem yang kompleks. Misalnya, masalah penglihatan dikaji dalam "sistem visual"; masalah gerakan dikaji dalam "sistem isotonik" atau sistem kinestetik; masalah pendengaran dikaji dalam "sistem auditori"; dan seterusnya.
c. Neurosains Perilaku
Neurosains perilaku mengkaji bagaimana berbagai sistem syaraf bekerja sebagaimana disebutkan di atas bekerja sama untuk menghasilkan perilaku tertentu. Misalnya, bagaimana saraf visual, saraf auditori, saraf motorik memproses informasi (materi pelajaran) secara simultan (meskipun hanya salah satu yang dominan).
d. Neurosains Sosial (Sosiosains)
Bidang ini mempelajari bagaimana "otak sosial" manusia berperan dalam membantu manusia membentuk hubungan dengan orang lain. Kemampuan manusia untuk menjalin hubungan dengan orang lain merupakan nature-nya yang tersimpan secara biologis dalam otak. Meskipun bukan merupakan sistem yang terlokalisasi dan mudah diidentifikasi dengan jelas, "otak sosial" memiliki akar yang kuat dalam interaksi antara pelbagai bagian.
4. Penelitian Neurosains dalam Pendidikan
INS (Indonesia Neuroscience Society) memetakan cakupan kajian neurosains sebagai berikut.
a. Clinical Neuroscience: neurosains klinis terdiri dari spesialisasi medis seperti neurologi, bedah saraf, psikiatri, dan profesi kesehatan terapan non-dokter, seperti terapi wicara.
b. Educational Neuroscience: neurosains pendidikan dengan menambahkan perspektif neurosains mulai dari Pendidikan Anak Usia Dini (PAUD) hingga Perguruan Tinggi. Bidang ini (neurosains pendidikan) mulai menemukan bentuknya pada ilmu saraf
c. Cognitive Neuroscience: neurosains kognitif adalah suatu studi kognitif tentang substrat biologic yang mendasari kognisi dengan lebih spesifik pada substrat saraf dari proses mental, terutama soal belajar memori, persepsi, dan berpikir.
d. Social and Cultural, neurosains sosial-budaya adalah bidang interdisipliner yang ditujukan untuk memahami bagaimana sistem biologic diwujudkan dalam perilaku sosial.
e. Developmental Neuroscience: studi neurosains perkembangan adalah proses-proses yang menghasilkan bentuk dan membentuk kembali sistem saraf serta berusaha menjelaskan dasar seluler dari perkembangan saraf guna mengatasi mekanisme yang mendasari sebuah gangguan.
f. Neuroscience, Health and Spirituality: studi tentang hubungan spiritualitas, kesehatan spiritual dengan kesehatan fisik terutama kesehatan otak.
g. Cellular and Molecular Neuroscience: studi neurosains pada tingkatan molekuler dan genetic untuk mendapatkan pemahaman lebih jelas dan utuh tentang gangguan penyakit, atau seluk beluk perilaku manusia.
h. Nutritional Neuroscience: studi tentang hubungan nutrisi dengan otak, baik untuk pencegahan, pengobatan maupun peningkatan kemampuan otak. Nutrisi diketahui merupakan bagian penting bagi otak. Artinya, terdapat jenis-jenis nutrisi yang secara spesifik sangat bergizi bagi otak sehingga otak dapat bekerja lebih optimal.
i. Neurotica and Criminical Neuroscience: studi tentang hubungan otak dan kekerasan.
j. Drugs Addiction and Neuroscience: Studi ini dimaksudkan untuk menjelaskan dan mencari jalan keluar bagi penyalahgunaan obat pada level individu dan kolektif. Sejak ditemukannya bahwa otak dapat memproduksi zat endorfin, banyak terapis yang memanfaatkannya untuk terapi kasus narkoba.
k. Psychoneuroimmunology: studi tentang hubungan otak, jiwa, dan sistem kekebalan tubuh.
l. Neuroscience Computational, Neuro-bioinformatics dan neuroengineering: studi tentang pemanfaatan neurosains dalam hiding komputer, seperti robot dan kecerdasan artificial, termasuk juga peranti-peranti teknis dan elektronik yang digunakan untuk meningkatkan fungsi otak atau mengatasi gangguan otak..
PERKEMBANGAN OTAK DAN PENELITIAN NEUROSAINS
Otak anak memang mempunyai kemampuan besar untuk menyusun ribuan ribuan sambungan antarneuron. Namun, kemampuan itu berhenti pada usia 10-11 tahun jika tidak digunakan maupun dikembangkan. Oleh sebab itu, untuk terus meningkatkan kemampuan kognitif anak, proses pematangan otak harus diiringi dengan peluang-peluang untuk mengalami suatu dunia yang makin luas.
Seiring dengan berkembangnya usia anak, proses pembelajaran seharusnya lebih mendorong anak untuk mencari dan meneliti apa yang dikehendakinya., baik di museum, rumah dan sekolah, di buku-buku majalah dan gambar, serta di alam sekitarnya, sehingga ia memeperoleh apa yang dikehendakinya. Pembelajaran seperti ini akan mendorong anak untuk berrpikir, mengamati, merrenungkan dan menemukan secara kreatif.
Sebaliknya, proses pembelajaran harus jauh dari upaya menjejalkan pengetahuan secara berlebihan justru akan mengganggu pemahaman dan melemahkan otak anak. Menjejali otak anak dengan sejumlah besar informasi dan pengetahuan malah akan mematikan kecerdasan. Bahkan Mahmud Mahdi Al-Istanbuli (2006) mengatakan bahwa otak yang bagus bukanlah otak yang penuh sesak, tetapi otak yang sehat.
Robert Sylwester, seorang Profesor bidang pendidikan dari University of Oregon menyatakan bahwa selama berabad-abad guru, orang tua maupun orang dewasa umumnya membesarkan anak-anak mereka tanpa pengetahuan sedikitpun tentang neurobiology akibatnya, guru dan orang tua membesarkan (mendidik) anak mereka sesuai dengan cita-cita orang tua atau guru. Hal ini sesuai dengan pernyataan Hurlock yang menyatakan bahwa anak pertama cenderung meneruskan cita-cita orang tuanya. Misalnya, ketika orang tuanya bercita-cita menjadi dokter tetapi gagal, ia berharap bahwa anaknyalah yang harus meneruskan cita-citanya tersebut.
Di sisi lain, banyak anak-anak yang belajar secara buruk karena hanya untuk menyenangkan guru atau orang tuanya. Hal ini juga bahwa ketidaktahuan orang tua dan guru terhadap ilmu otak anak (neurobiologi) telah menyebabkan kesalahan dalam pendidikan anak usia dini. Akibatnya, potensi alamiah tidak dapat berkembang dengan baik. Oleh karena itu, sudah selayaknya guru dan orang tua memahami kerja dan perkembangan alamiah otak pada anak-anak. Pengetahuan ini, guru dan orang tua dapat memberikan usaha untuk merangsang perkembangan otak anak sehingga fungsi alamiahnya tumbuh dan berkembang.
DAFTAR PUSTAKA
DePotter, B. 1992. Quantum Learning: Membiasakan Belajar nyaman dan menyenangkan. Terjemahan Alawiyah Abdurrahman. Bandung: Kaifa.
Desmita.2009. Psikologi Perkembangan Peserta Didik. Bandung: PT Remaja Rosdakarya.
Melyarna, Putri. 6 Faktor yang mempengaruhi Perkembangan Otak Anak. 2015. https://www.klikdokter.com/rubrik/read/2699848/6-faktor-yang mempengaruhi-perkembangan-otak-anak. Diakses pada tanggal 7 Maret 2018.
Semiawan, C. R. Dan Alim, Dj. 2002. Petunjuk layanan dan pembinaan
kecedersan anak. Bandung: PT. Remaja Rosdakarya.
Suyanto, Slamet. Hasil Kajian Neuroscience dan Implikasinya dalam Dunia Pendidikan. eprints.uny.ac.id/678. Diakses pada tanggal 7 Maret 2018.
Wathon, Aminul. 2015. Neurosains dalam Pendidikan. Media.neliti.com/media/publications/177272-ID-neurosains-dalam-pendidikan.pdf. Diakses pada tanggal 8 Maret 2018.