Dalam penelitian ilmiah pertama, para peneliti telah menggunakan pemindai MRI untuk mempelajari otak buaya sungai Nil. Kedengarannya aneh — dan bahkan sedikit berbahaya — tetapi eksperimen ini mengungkapkan wawasan baru ke dalam evolusi otak dan bagaimana mamalia dan burung memperoleh kemampuan untuk memahami bunyi-bunyi kompleks.
Otak kita adalah produk dari jutaan tahun evolusi. Para ilmuwan sangat ingin tahu bagaimana sebagian dari otak yang paling purba berfungsi dan berevolusi dari waktu ke waktu, tetapi itu jelas tidak mungkin, karena kelangkaan otak primordial untuk mendukung penelitian. Namun para ilmuwan dapat menggunakan buaya. Mereka berasal lebih dari 200 juta tahun yang lalu, hampir tidak berubah selama ribuan tahun. Dengan demikian, para ilmuwan dapat mempelajari buaya untuk memahami pada titik mana struktur dan perilaku otak pertama muncul.
Untuk mengamati bagaimana stimulasi visual dan pendengaran yang kompleks memicu aktivitas di otak reptil, tim yang dipimpin oleh Felix Ströckens dari Departemen Biopsikologi di Ruhr University Bochum mengatur tentang tugas pemindaian otak buaya Nil ( Crocodylus niloticus ) menggunakan MRI fungsional (fMRI). Perangkat ini biasanya digunakan dalam pengaturan diagnostik dan penelitian, dan bahkan untuk mempelajari mamalia seperti anjing, tetapi ini adalah pertama kalinya hewan berdarah dingin telah dianalisis menggunakan mesin tersebut. Hasil dari studi tersebut dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Proceedings of the Royal Society B .
Sudah bisa dipastikan eksperimen itu tidak sederhana dan bukan tanpa bahaya, sehingga para ilmuwan perlu menyesuaikannya.
“Kesulitan dalam pemindaian buaya — selain sedikit berbahaya bagi eksperimennya — adalah bahwa mereka adalah reptil berdarah dingin,” kata Strochens kepada Gizmodo.
Misalnya, mendapatkan sinyal otak BOLD buaya — tingkat oksigenasi darah, yang turun di area otak yang aktif — bergantung pada suhu tubuh hewan. Berbeda dengan mamalia, buaya berdarah dingin, dan suhu tubuh mereka berubah ketika suhu ruangan berubah.
“Dengan demikian kami harus menemukan suhu yang memungkinkan kami untuk mengambil sinyal yang baik dan nyaman untuk hewan itu,” katanya. “Kami juga harus menjaga suhu ini stabil dalam pemindai yang relatif sulit karena kumparan yang digunakan untuk pemindaian juga memancarkan panas.”
Untuk memastikan buaya tidak bergerak di mesin MRI, dan untuk mencegah mereka menyerang para ilmuwan, para peneliti membius hewan-hewan itu dan menutup moncongnya supaya lebih aman.
“Untungnya mereka menyukai tabung pemindai dan tidak bergerak sama sekali, dimana akan merusak penelitian kami,” kata Ströckens. “Kami harus sangat berhati-hati, karena buaya yang marah bisa dengan mudah merusak pemindai atau melukai kami — bahkan ketika buaya baru berusia satu tahun, mereka memiliki rahang dan otot ekor yang cukup kuat. Tapi semuanya berjalan baik dan kami maupun binatang tidak terluka. ”
Untuk percobaan, para peneliti mengekspos lima buaya muda ke berbagai rangsangan visual dan pendengaran. Isyarat visual terdiri dari lampu merah dan hijau berkedip, yang berkedip-kedip dan berubah pada perubahan kekuatan dan interval. Isyarat pendengaran sederhana melibatkan suara akord acak antara 1.000 Hz dan 3.000 Hz. Untuk bunyi yang kompleks, para peneliti memainkan bagian dari Konser Brandenburg No. 24 milik Johann Sebastian Bach (yang sebelumnya digunakan dalam penelitian hewan lainnya, sehingga memberikan dasar yang baik).
Hasilnya menunjukkan bahwa berbagai area otak buaya teraktivasi di hadapan bunyi-bunyi kompleks dibandingkan dengan bunyi-bunyi dasar. Dan faktanya, pola yang diamati mirip dengan yang terlihat pada mamalia dan burung yang terpapar musik. Pengamatan ini menunjukkan bahwa aspek struktural dan fungsional dari pemrosesan sensori hadir di otak reptil, dan bahwa kemampuan ini dipertahankan dan diturunkan silsilah keluarga evolusioner (dengan asumsi bahwa buaya modern berbagi struktur otak yang sama dengan nenek moyang mereka). Ini hasil yang menarik, kata Ströckens, karena buaya adalah kelompok spesies yang relatif kuno. “Jadi bisa jadi prinsip-prinsip proses ini berevolusi jauh lebih awal dari yang kita duga sebelumnya,” katanya.
Terlebih lagi, studi ini juga menunjukkan bahwa MRI berguna untuk mempelajari hewan berdarah dingin.
“Itu terobosan teknis,” Ströckens mengatakan pada Gizmodo. “Kita dapat membuktikan bahwa fMRI dapat digunakan pada reptil yang berbeda secara besar-besaran dalam fisiologi mereka dari mamalia atau burung (misalnya suhu tubuh dan pola pernapasan). Ini akan memungkinkan studi masa depan untuk menyelidiki berbagai spesies yang belum diselidiki dengan metode non-invasif ini.”
