Kondisi Otak Ketika Melakukakn Perhitunhan Matematika

Sebagian besar anak sekolah dasar mungkin sudah tahu bahwa tiga ditambah dua hasilnya lima. Namun, apa yang terjadi di otak selama perhitungan semacam itu sebagian besar masih belum diketahui. Studi saat ini oleh Universitas Bonn dan Tübingen sekarang menyoroti masalah ini.

Para peneliti mendapat manfaat dari fitur khusus Departemen Epileptologi di Rumah Sakit Universitas Bonn. Yaitu dalam prosedur bedah pada otak orang-orang dengan epilepsi. Pada beberapa pasien, kejang selalu berasal dari area otak yang sama. Untuk melokalisir area yang rusak ini dengan tepat, para dokter menanamkan beberapa elektroda ke dalam pasien. Probe dapat digunakan secara tepat menentukan asal kejang. Selain itu, aktivitas neuron individu dapat diukur melalui kabel.

Beberapa neuron menyala hanya ketika menyimpulkan

Menggunakan Lima wanita dan empat pria berpartisipasi dalam penelitian ini. Mereka memiliki elektroda yang ditanamkan di lobus temporal yang disebut otak untuk merekam aktivitas sel-sel saraf. Lalu diberikan tugas aritmatika sederhana. Ilmuan menemukan menemukan bahwa neuron yang berbeda diaktifkan selama menyimpulkan hasil penambahan dan pengurangan,” jelas Prof Florian Mormann dari Departemen Epileptologi di University Hospital Bonn.

Beberapa neuron hanya merespons tanda “+” dan yang lain hanya menanggapi tanda “–“: “Bahkan ketika kita mengganti simbol matematika dengan kata-kata, efeknya tetap sama,” jelas Esther Kutter, yang melakukan gelar doktor di kelompok penelitian Prof. Mormann. “Misalnya, ketika subjek diminta untuk menghitung ‘5 dan 3’, neuron tambahan mereka kembali beraksi; sedangkan untuk ‘7 kurang 4,’ neuron pengurangan mereka melakukannya.”

Ini menunjukkan bahwa sel-sel yang ditemukan sebenarnya mengkodekan instruksi matematika untuk tindakan. Dengan demikian, aktivitas otak menunjukkan dengan sangat akurat jenis tugas apa yang sedang dihitung subjek uji: Para peneliti memasukkan pola aktivitas sel ini ke dalam program komputer belajar mandiri. Pada saat yang sama, mereka memberi tahu perangkat lunak apakah subjek sedang menghitung jumlah atau perbedaan. Ketika algoritme dihadapkan dengan data aktivitas baru setelah fase pelatihan ini, algoritme dapat mengidentifikasi secara akurat selama operasi komputasi mana yang telah direkam.

Prof. Andreas Nieder dari University of Tübingen mengawasi penelitian ini bersama dengan Prof. Mormann. “Kami tahu dari eksperimen dengan monyet bahwa neuron khusus untuk aturan komputasi tertentu juga ada di otak mereka,” katanya. “Pada manusia, bagaimanapun, hampir tidak ada data dalam hal ini.” Selama analisis mereka, dua kelompok kerja menemukan fenomena menarik: Salah satu daerah otak yang dipelajari adalah apa yang disebut korteks parahippocampal. Di sana juga, para peneliti menemukan sel-sel saraf yang bekerja secara khusus selama pembelajaran matematika penambahan atau pengurangan. Namun, ketika dilihat lebih spesifik, neuron berbeda bekerja secara bergantian selama satu tugas aritmatika yang sama. Secara kiasan, seolah-olah tombol plus pada kalkulator terus-menerus mengubah lokasinya. Itu sama dengan pengurangan. Para peneliti juga menyebut ini sebagai “pengkodean dinamis.”

“Studi ini menandai langkah penting menuju pemahaman yang lebih baik tentang salah satu kemampuan simbolis kita yang paling penting, yaitu menghitung dengan angka,” tegas Mormann.

Studi ini didanai oleh German Research Foundation (DFG) dan Volkswagen Foundation.

Jurnal Referensi:

• Esther F. Kutter, Jan Boström, Christian E. Elger, Andreas Nieder, Florian Mormann. 2022. Neuronal codes for arithmetic rule processing in the human brain. Current Biology, 2022; DOI: 10.1016/j.cub.2022.01.054