PERBANDINGAN ANATOMI OTAK MANUSIA DENGAN SIMPANSE

Tugas Mata Kuliah Neuroendokrinologi

Noviyanti Soleha

140410120059

PROGRAM STUDI SARJANA BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR

2015

Perbandingan Anatomi Otak Manusia dengan Simpanse

Otak pada semua hewan vertebrata, dari kelas pisces sampai mamalia, dibentuk oleh

struktur presumtif yang sama. Namun demikian, bentuk otak pada setiap hewan vertebrata

berbeda sesuai dengan kebiasaan dan perilaku dari setiap hewan tersebut. Simpanse adalah

nama umum untuk dua spesies yang masih hidup dari kera dalam genus Pan. Simpanse

Biasa, Pan troglodytes terdapat di Afrika Barat dan Afrika Tengah dan Bonobo, Pan

paniscus terdapat di hutan Republik Demokrasi Kongo. Simpanse adalah anggota dari

keluarga Hominidae, bersama dengan gorila, manusia, dan orangutan (Shefferly, 2005).

Gambar 1. Pan troglodytes (Myers et al., 2015)

Memanfaatkan simpanse untuk perbandingan anatomi otak adalah salah satu pilihan

yang tepat. Studi yang dilakukan oleh Pilbeam (1986) dalam Boka (2011) menyatakan bahwa

dari sudut pandang genetik dan evolusi, simpanse adalah yang paling dekat hubungan

kekerabatannya dengan manusia (Bailey, 1987; Olson dan Varki, 2003 dalam Boka, 2011) -

lebih dekat dibandingkan manusia dengan gorila. Sebagai fakta, Britten (2002) dalam Boka

(2011), menggunakan sequencing kromosom, diperkirakan bahwa simpanse dan manusia

berbagi 95% dari semua pasangan basa hasil masing-masing sequencing DNA. Selain itu,

Pilbeam menunjuk simpanse sebagai "paling mirip" dengan manusia ketika melihat profil

DNA. Salah satu perbedaan terbesar antara simpanse dan manusia, dari sudut pandang

biologis adalah bahwa korteks serebral manusia berukuran tiga sampai empat kali lebih besar

dari korteks serebral simpanse (Bailey 2005 dalam Boka (2011). Selain itu, perbedaan antara

otak simpanse dan manusia berkaitan dengan komunikasi gerak tubuh dan kemampuan

berbicara adalah ukuran otak yang lebih kecil ditambah dengan umur pakai yang lebih

pendek.

Gambar 2. Perbandingan Tulang Tengkorak Simpanse (kiri) dan Manusia (kanan)

(McDoWell, 2007)

Berdasarkan Gambar 2 terlihat bahwa dahi manusia lebih tinggi, membuat ruang

untuk lobus frontal. Tengkorak bulat, sehingga keseluruhan volume otak lebih besar dan

rahang tidak begitu maju ke depan. Tulang tengkorak tersebut berfungsi untuk melindungi

lobus dan dinamai sesuai dengan lobus yang dilindungi. Tulang frontal melindungi lobus

frontal, tulang parietal melindungi lobus parietal, tulang oksipital melindungi lobus oksipital

dan tulang temporal melindungi lobus temporal. Sementara itu, tempat untuk otak simpanse

lebih terbatas daripada otak manusia karena dahi simpanse miring dan terdapat torus

supraorbital yang menutupi bagian dahi. Simpanse memiliki gigi taring yang lebih besar dari

manusia, sehingga ada diastema (gap) (McDoWell, 2007).

Pada otak manusia dan simpanse, belahan otak memiliki celah yang berbeda, yang

membagi otak ke lobus. Masing-masing belahan memiliki 4 lobus, yaitu frontal, temporal,

parietal, dan oksipital. Setiap lobus dapat dibagi, sekali lagi, ke daerah-daerah yang melayani

fungsi yang sangat spesifik. Sangat penting untuk memahami bahwa setiap lobus otak tidak

berfungsi sendirian. Ada hubungan yang sangat kompleks antara lobus otak dan belahan otak

antara kanan dan kiri (Hines, 2013).

Berkaitan dengan kemampuan komunikasi, Taglialatela et al. (2008) dalam Boka

(2011), melalui penelitian pencitraan otak menunjukkan bahwa ketika simpanse melakukan

bahasa isyarat dan memanggil untuk makan, daerah otak yang menunjukkan aktivasi

berhubungan dengan daerah “Broca” pada manusia. Area “Broca” adalah bagian otak yang

panjang dan dianggap bertanggung jawab untuk kemampuan berbicara. Dalam penelitiannya,

Taglialatela et al. mencatat bahwa area “Broca” terletak di gyrus frontal inferior dalam otak

dan bahwa ketika simpanse berkomunikasi bagian dari otak mereka yang sesuai letaknya

dengan area “Broca” menjadi aktif. Para peneliti menyimpulkan bahwa ada "saraf yang

berkorelasi pada persepsi pendengaran simpanse". Dengan demikian, maka bisa dipastikan

bahwa secara fundamental, simpanse dan anatomi otak manusia secara substantif sama

karena mereka menghasilkan tanggapan yang sama terhadap rangsangan tertentu.

Gambar 3. Perbandingan Struktur Otak Manusia (atas) dan Simpanse (bawah)

(McDoWell, 2007).

Berdasarkan Gambar 3 terlihat otak simpanse jauh lebih kecil dibanding otak

manusia, yaitu 400 cc sedangkan otak manusia 1400 cc. Otak simpanse tidak memiliki area

Broca atau Wernicke tetapi memiliki daerah Brodmann 10, di mana mereka mampu

menangkap panggilan tetapi tidak dapat meresponnya dengan bahasa seperti manusia. Otak

manusia lebih besar dari simpanse. Manusia memiliki lobus frontal yang berkembang dengan

baik, sehingga berkembang dengan baik pula daerah yang berperan dalam bahasa, yaitu

Broca dan area Wernicke. Strip motor lebih berkembang dengan baik pada manusia

dibandingkan pada simpanse (McDoWell, 2007). Lobus frontal pada otak manusia mengatur

kepribadian, perilaku, emosi; penilaian, perencanaan, pemecahan masalah; berbicara dan

menulis (area Broca); gerakan tubuh (motor Strip); intelijen, konsentrasi dan kesadaran diri.

Gangguan lobus frontal menghasilkan defisit respon yang tertunda, berhubungan dengan

kurangnya inisiatif atau dengan kata lain, penurunan ketertarikan, perhatian dan inisiatif

(Rosvold et al., 1964 dalam Semendeferi, 2001).

Terdapat juga perbedaan anatomi antara otak simpanse dan otak manusia dalam hal

korteks prefrontal (bagian depan belahan otak). Simpanse dan primata lainnya memiliki

korteks prefrontal. Beberapa peneliti berpendapat bahwa kemampuan kognitif khusus

dikaitkan dengan kelebihan frontal yang dimungkinkan karena adanya perbedaan area

kortikal dan untuk interkonektivitas individu. Namun, mereka juga mengakui bahwa

penelitian mereka tidak menyelesaikan pertanyaan tentang korteks prefrontal karena mereka

mengukur korteks frontal seluruhnya yang mencakup korteks prefrontal dan beberapa daerah

lain. Masalahnya adalah bahwa korteks prefrontal tidak memiliki batas anatomis yang jelas,

harus dicari perbedaan pada tingkat mikroskopis. Mengingat tantangan berat (kelangkaan

bahan otak kera besar dan biaya), tidak begitu banyak studi lanjut mengenai korteks

prefrontal tersebut (Brad, 2006).

Semendeferi et al. (2001) telah melakukan penelitian mengenai perbandingan korteks

prefrontal pada manusia dan kera (simpanse, bonobo, gorilla, orangutan, gibbon dan

macaque). Pada manusia, lesi pada bagian dorsolateral dari korteks prefrontal, termasuk area

10. Area 10 adalah salah satu daerah kortikal dari lobus frontal terkait dengan penurunan

kemampuan kognitif yang lebih tinggi yang memfasilitasi makna dari pengalaman, isi jiwa,

berpikir kreatif, kontrol, bahasa, dan ekspresi artistik dan perencanaan atau tindakan masa

depan (Damasio, 1985 dalam Semendeferi et al., 2001). Korteks prefrontal primata, termasuk

kutub frontal, telah menjadi fokus dari sejumlah studi pada abad terakhir ini. Studi tersebut

dilakukan dalam upaya untuk memetakan korteks primata berkaitan dengan homologi daerah

10 atas dasar kriteria cytoarchitectonic yang terukur. Area 10 memiliki fitur cytoarchitectonic

yang serupa dalam otak hominid tetapi aspeknya sedikit bervariasi di seluruh spesies,

diantaranya lebar relatif lapisan kortikal dan ruang yang tersedia untuk koneksi. Daerah 10

dalam otak manusia relatif lebih besar daripada di kera, dan lapisan supra granularnya

memiliki lebih banyak ruang yang tersedia untuk koneksi dengan daerah lainnya dengan

asosiasi tingkat tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa substrat saraf mendukung fungsi kognitif

terkait dengan bagian dari korteks ini dan menjadi khusus selama evolusi hominid

(Semendeferi et al., 2001).

Gambar 4. Representasi grafis dari perkiraan lokasi dan luasnya daerah 10 di kutub

frontal dari otak hominoid (Semendeferi et al., 2001).

Hasil penelitian Semendeferi et al. (2001) pada manusia (Gambar 5), korteks

membentuk kutub frontal yang penampilannya sangat homogen (tidak ada perbedaan yang

jauh dalam penampilan dari salah satu lapisan). Terdapat enam lapisan korteks yang mudah

dibedakan. Dibandingkan dengan lapisan lainnya, lapisan I tipis dan melebar. Lapisan II tipis

dan meskipun tidak menonjol, mudah untuk diidentifikasi. Terdapat granular kecil dan sel

piramida yang terwarnai gelap. Lapisan III adalah lapisan terluas di kutub frontal dan sel-

selnya memiliki perubahan kecil dalam ukuran tetapi bertahap, sel piramida yang dekat

dengan lapisan II lebih kecil dari sel piramida yang dekat dengan lapisan IV. Lapisan IV

tipis, terlihat pucat dengan granular dan sel piramida. Lapisan IV menjadi pembatas lapisan

III dan V secara jelas dan teratur. Lapisan V luas dan memiliki sel piramida yang besar,

meskipun mereka dibanding sel piramidal di lapisan III. Dua sub-lapisan, Va dan Vb, terlihat

jelas. Kepadatan sel dalam Vb kurang jika dibandingkan Va, dan banyak neuron yang terlihat

pucat. Lapisan VI meliputi sel piramida yang terlihat gelap dan sel fusiform.

Sementara itu, hasil pada simpanse (Gambar 5), korteksnya menyerupai korteks

frontal manusia. Bila dibandingkan dengan lapisan lainnya, lapisan I terlihat lebar tebal.

Lapisan II mudah dibedakan dan berukuran sedang. Pada lapisan II selnya kecil dan terlihat

gelap. Lapisan III sangat lebar, sel-selnya terdistribusi homogen, dan ukuran gradien sedikit

jelas berbatasan dengan lapisan IV adalah sel piramida yang terlihat gelap. Lapisan IV jelas,

tipis, dan termasuk sel-sel kecil.. Lapisan Va sel piramida hanya sedikit lebih besar daripada

lapisan III, dan lapisan Vb memiliki perbatasan yang tidak jelas dengan lapisan VI. Lapisan

VI meliputi sel besar yang terlihat gelap. Lapisan Va dan VIa yang lebih padat, sedangkan

Vb dan VIB kepadatan sel mnurun sel.

Gambar 5. Photomicrographs daerah lapisan kortikal I-VI dengan skala bar = 1 mm

pada manusia (kiri) dan simpanse (kanan) (Semendeferi et al., 2001).

Menurut Povinelli dan Vonk (2003) dalam Boka (2011), ukuran otak telah menjadi

salah satu kunci perubahan pada evolusi dalam beberapa penelitian. Ukuran otak akibat

adanya peran oleh salah satu gen. Evans et al. (2004) telah menunjukkan bahwa setidaknya

satu gen tertentu, yaitu gen microcephalin yang mengontrol ukuran otak. Dalam tulisannya,

Evans et al. juga menunjukkan bahwa pertumbuhan korteks serebral pada manusia dengan

ukuran relatif otak simpanse adalah karena urutan protein yang berevolusi dari simpanse ke

manusia. Secara khusus, Evans et al. menunjuk empat puluh lima perubahan komposisi asam

amino yang menguntungkan dan berlangsung selama sekitar tiga puluh juta tahun evolusi dan

mengakibatkan ekspansi otak pada manusia.

Gambar 4. Ukuran Otak mamalia (Roth dan Dicke, 2005 dalam Boka, 2011)

Seperti dapat dilihat dari Gambar 4 di atas, otak simpanse jauh lebih kecil dari otak

seorang manusia dan seperti yang telah disebutkan sebelumnya, Bailey (2005) dalam Boka

(2011), menegaskan salah satu fondasi perbedaan terbesar antara simpanse dan manusia

adalah ukuran otak. Melihat otak simpanse dan otak manusia dapat diketahui banyak

kesamaan struktural, seperti adanya cerebellum.Otak kecil terletak di bawah otak besar. Otak

kecil berfungsi untuk mengkoordinasikan gerakan otot, mempertahankan postur, dan

keseimbangan (Hines, 2013).

Studi banding primata menunjukkan bahwa ukuran otak yang semakin besar, bagian

corpus callosum (CC), yaitu satu set serat-serat homotopic menghubungkan dua belahan,

tidak mengikuti pembesaran tersebut. Manusia memiliki CC yang relatif kecil dibandingkan

dengan kera dan monyet. Terdapat pernyataan bahwa ukuran otak yang semakin besar akan

mengakibatkan masing-masing belahan otak akan menjadi semakin independen dalam fungsi

(Rilling dan Insel, 1999 dalam Hopkins et al., 2013).

Ada banyak perbedaan antara manusia dan simpanse dengan mayoritas perubahan

yang terjadi pada garis keturunan manusia. Menurut Bozek et al. (2014), perubahan terbesar

tampak telah terjadi di otot, diikuti oleh otak. Telah dihipotesiskan bahwa kebutuhan energi

dari otak manusia telah menyebabkan pengurangan konsumsi energi oleh otot. Ini bisa

menjelaskan mengapa manusia memiliki otak yang lebih besar dengan kemampuan kognitif

yang lebih besar tetapi memiliki otot yang lebih lemah dari simpanse dan primata lainnya.

Referensi :

Boka, Zoltan. 2011. A Neurolinguistic Study on Communicative Gestures and Developed

Speech. Papers Neurolinguistics.pdf

Bozek et al. 2014. Exceptional Evolutionary Divergence of Human Muscle and Brain

Metabolomes Parallels Human Cognitive and Physical Uniqueness. PLoS Biol 12 (5)

Brad. 2006. Wrinkles and Folds on Brain. http://anatomynotes.blogspot.ca/2006/01/wrinkles-

and-folds-on-brain.html Diakses 14 Oktober 2015

Evans P.D., Anderson J.R., Vallender E.J., Choi S.S. and Lahn B.T. 2004. Reconstructing

The Evolutionary History off Microcephalin, A Gene Controlling Human Brain Size.

Human Molecular Genetics, 13(11): 1139-1145.

Hines, Tonya. 2013. Anatomy of The Brain. CMI, Mayfield Clinic / University of Cincinnati

Departement of Nuerosurgery, Ohio.

Hopkins, William D., Jared Taglialatela, David A. Leavens, Jamie L. Russell, And Steven J.

Schapiro. 2013. Behavioral and Brain Asymmetries In Chimpanzees (Pan Troglodytes):

A Case For Continuity. Annals of the New York Academy of Sciences, 1288, 27-35.

McDoWell, Paul V. 2007. Comparative Primate Anatomy.

http://www.slideshare.net/PaulVMcDowell/comparative-primate-anatomy Diakses 14

Oktober 2015

Myers, P., R. Espinosa, C. S. Parr, T. Jones, G. S. Hammond, and T. A. Dewey. 2015. The

Animal Diversity Web. http://animaldiversity.org Diakses 14 Oktober 2015

Semendeferi, Katerina., Este Armstrong, Axel Schleicher, Karl Zilles, and Gary W. Van

Hoesen. 2001. Prefrontal Cortex in Humans and Apes: A Comparative Study of Area

10. American Journal ff Physical Anthropology 114:224–241

Shefferly, N. 2005. Pan troglodytes, Animal Diversity Web.

http://animaldiversity.org/accounts/Pan_troglodytes/ Diakses 14 Oktober 2015