Kesehatan – Ilmu Pengetahuan – Teknologi (Edisi 38)

Mimpi Menjaga Otak Tetap Bugar

Penelitian terbaru menunjukkan beberapa pandangan terkini mengenai alasan mengapa mimpi sangat penting secara biologis. Para peneliti menunjukkan bahwa aliran darah kapiler di dalam otak meningkat secara signifikan ketika bermimpi, yang mempercepat pembuangan sampah saraf serta mengirimkan lebih banyak oksigen dan gizi. Tujuan mimpi selalu kontroversial. Mimpi biasanya terdiri dari skenario yang tidak masuk akal, mungkin saja menakutkan, katarsis (membuat lega), dan bahkan terkadang lucu. Pengobatan modern berhasil memberikan bukti kuat bahwa tidur dapat membantu otak menghapus, mengisi ulang, dan memroses agar memori baru terbentuk. Namun bagaimana dengan mimpi? Mimpi kebanyakan terjadi pada fase tidur REM – Rapid Eye Movement (gerakan cepat mata). Untuk dapat mengeksplorasi proses biologis spesifik selama fase tidur REM, para peneliti dalam studi ini menggunakan sebuah teknik terobosan baru yang memungkinkan mereka mengamati aliran darah secara tepat ketika melalui otak tikus, saat mereka melalui beberapa fase tidur. Secara spesifik para ahli menggunakan suatu pewarna agar aliran darah otak terlihat di bawah sinar lampu fluoresen dan menggambarkannya secara langsung melalui sebuah teknik bernama “two-photon microscopy”. Dengan pendekatan ini, mereka mampu mengobservasi secara langsung sel darah merah dalam kapiler-kapiler korteks pada tikus yang tidak dibius. Sesi pengindraan yang berlangsung selama berjam-jam mengungkapkan bahwa aliran sel darah merah banyak melalui kapiler otak, terutama selama fase tidur REM, dan bukan pada fase tidur lain. Menariknya, ketika peneliti membangunkan tikus pada masa tidur REM, sebuah pantulan REM yang lebih kuat beserta peningkatan aliran darah terjadi sesaat setelah tikus itu tertidur kembali. Hal ini menunjukkan bahwa otak mengganti waktu yang hilang dengan cara meningkatkan aliran darah untuk membantu penyegaran otak. Kekurangan aliran darah neurovaskular dan rendahnya kondisi tidur REM dikaitkan dengan penyakit demensia dan gejala Alzheimer. Bukti lanjutan menyatakan bahwa penyakit demensia terhubung dengan penumpukan sampah saraf dan protein toksik dalam otak. Temuan ini mengimplikasikan bahwa tidur REM dengan kualitas baik dan mimpi nampaknya adalah kunci untuk tetap menjaga ketajaman akal hingga usia lanjut.

Tsai et al. Cerebral capillary blood flow upsurge during REM sleep is mediated by A2a receptors. Cell Reports, August 2021

Matematika di Balik Geometri Telur

Sepanjang sejarah manusia, telur selalu dianggap sebagai sumber makanan utama. Telur juga memiliki salah satu bentuk paling istimewa di alam yang mampu beradaptasi dengan situasi lingkungan beraneka ragam, termasuk suhu panas ekstrem, kelembaban, suhu tubuh, baik dengan inkubasi maupun tidak, di dalam maupun di luar sarang, dan dari lingkungan dengan kualitas yang sangat steril hingga yang banyak kumannya. Terlebih lagi, telur juga memiliki bentuk sangat menakjubkan yang cukup besar bagi embrio hewan yang ada di dalamnya untuk tumbuh dan cukup kecil untuk bisa dikeluarkan dari tubuh 10,500 spesies burung yang masih hidup hingga sekarang. Telur tidak menggelinding ketika menetas dan cukup luwes secara struktur untuk membawa beban yang tidak proporsional. Meskipun berbagai usaha telah dicurahkan, sebuah rumus matematis universal yang mendefinisikan bentuk telur dengan sebuah persamaan masih belum kunjung ditemukan hingga saat ini. Bentuk telur tersusun atas empat bangun geometri: bidang bundar, elips, bujur telur, dan piriform (disebut juga berbentuk seperti buah pir). Tiga bangun pertama tersebut telah didefinisikan dalam matematika secara jelas, tetapi rumus untuk bentuk piriform masih belum dikembangkan hingga saat ini. Untuk memecahkan permasalahan utama ini, para peneliti pertama-tama mengembangkan sebuah formula yang mendefinisikan hanya bentuk buah pir dan kemudian menggabungkannya dengan formula yang telah ada. Formula universal yang baru bagi bentuk telur kini berlandaskan pada empat parameter: panjang telur, lebar maksimum, pergeseran sumbu vertikal, dan diameter pada seperempat dari panjang telur. Generasi formula baru ini memungkinkan peneliti untuk memahami lebih baik, tak hanya bagaimana wujud telur itu sendiri, tetapi juga bagaimana dan mengapa telur itu terbentuk. Pengungkapan persamaan universal bagi biostruktur yang sangat kuat, aerodinamis, dan dirancang dengan sangat efisien semacam ini tidak hanya penting bagi dunia biologi, tetapi juga bagi bidang keilmuan lainnya mulai dari industri pangan hingga teknik arsitek, agrikultur, peroketan, bahkan juga seni.

Narushin et al. Egg and math: introducing a universal formula for egg shape. Annals of the New York Academy of Sciences, August 2021.

Blue Food (Pangan Air): Bahan Kunci untuk Mengakhiri Kelaparan Global di Masa Depan Berkelanjutan

Sebuah evaluasi komprehensif terhadap sektor makanan laut melalui beraneka studi telah mengungkap bagaimana perikanan dan akuakultur (Pengusahaan laut untuk mendatangkan hasil seperti ikan, kerang, rumput laut) dapat menyediakan sebuah bahan pangan sehat dan berkelanjutan dengan sistem pangan yang merata dan adaptif di seluruh penjuru dunia. Sistem pangan kita saat ini sangatlah rentan dan bahkan semakin memburuk disebabkan pandemi Covid-19. Sistem tersebut kian melemah disebabkan rantai suplai yang kadaluarsa dan menjadi rawan akibat perubahan iklim. Bagaimana kita bisa melindungi bumi sembari memproduksi bahan pangan yang cukup dan sehat untuk menutrisi populasi yang terus bertambah di situasi sulit ini? Untuk dapat mencari solusi bagi permasalahan ini, maka peneliti pun memutuskan untuk menganalisis data dari ratusan studi dengan cakupan luas pada spesies seafood, makanan laut (yang disebut juga blue food). Penemuan mereka menunjukkan bahwa blue food memiliki peringkat lebih tinggi daripada sumber pangan hewan darat dalam hal keuntungan nutrisi dan potensi bagi tantangan berkelanjutan. Misalnya, ikan trout memiliki sekitar 19 kali asam lemak omega 3 lebih banyak dibandingkan ayam, tiram dan kerang-kerangan memiliki 76 kali lebih banyak vitamin B-12 dan 5 kali lebih banyak zat besi, sementara ikan karper memiliki kalsium 9 kali lebih banyak. Namun bagaimana kita dapat mengembangkan produksi dan konsumsi pangan laut ini? Permintaan blue food global diproyeksikan akan bertambah berkali-kali lipat pada tahun 2050. Waktu yang tersisa hingga saatnya tiba nanti dapat diisi dengan peningkatan akuakultur, daripada aktivitas penangkapan ikan. Investasi bagi inovasi dan peningkatan akuakultur dapat berpotensi membuat pangan laut lebih murah bagi konsumen dan mengurangi konsumsi hewan darat seperti ayam, sapi, dan produk makanan olahan dari susu. Terlebih lagi, kebanyakan spesies blue food yang diproduksi secara komersil di akuakultur seperti ikan nila, salmon, lele, dan ikan mas memiliki dampak lingkungan yang setara dengan ayam, dan merupakan ketersediaan daging hewan darat dengan dampak yang paling kecil. Sistem blue food ini nampaknya menjadi pilihan terbaik untuk memerangi malnutrisi, mengurangi dampak lingkungan akibat sistem pangan, dan juga menyediakan kehidupan. Pangan akuatik ini banyak diabaikan oleh para peneliti dan pemangku kebijakan. Barangkali ini adalah momentum yang tepat untuk menerima dan memprioritaskan keberadaannya.

Gephart et al. Environmental performance of blue foods. Nature, September 2021. Short et al. Harnessing the diversity of small-scale actors is key to the future of aquatic food systems. Nature Food, September 2021. Tigchelaar et al. Compound climate risks threaten aquatic food system benefits. Nature Food, September 2021.

Artikel Kesehatan – Ilmu Pengetahuan – Teknologi (Edisi 38) pertama kali tampil pada Majalah Mata Air.