Utak

Utak adolah puseknyo sistem saraf pado vertebrata jo banyak invertebrata lainnyo. Organ utak tasusun dari sajumlah jaringan pandukuang jo miliaran sel saraf nan saliang tahubuang. Utak dilinduangi dek lapisan pambungkuih nan disabuik salapuik utak (meninges) jo tulang tangkurak, sarato tahubuang ka saraf tulang balakang.

Utak manusia adolah struktur pusek pangaturan nan mampunyoi volume sakitar 1.350 cc jo tadiri dari 100 milyar sel saraf atau neuron. Utak bafungsi untuak mangatur jo mangkordinir sabagian gadang, gerakan, perilaku, jo fungsi tubuh homeostasis sarupo datak jantuang, takanan darah, kasaimbangan cairan badan, jo suhu badan. Utak manusia batangguang jawab tahadok pangaturan sadoalah badan jo pamikiran manusia. Dek karano itu, tadapek kaitan arek antaro utak jo pamikiran. Utak jo sel saraf di dalamnyo dipacayoi dapek mampangaruhi kognisi manusia. Pangatahuan manganai utak mampangaruhi pakambangan psikologi kognitif. Utak juo batangguang jawab ateh fungsi sarupo panganalan, emosi, maingek, pambalajaran motorik, jo sagalo bantuak pambalajaran lainnyo.

Untuak utak invertebrata muncua dari ganglia segmental bapasangan (nan masiang-masiang hanyo batangguang jawok ateh segmen tubuh nan basangkuikan) dari sumsum saraf ventral, Samantaro tuh utak vertebrata bakambang sacaro aksial dari sumsum saraf pungguang garih tangah sabagai pangadangan versikular pado ujuang rostral tabuang saraf, jo kontrol tapusek pado sadoalah segmen badan. Sadoalah utak vertebrata sacaro embrionik dapek dibagi manjadi tigo bagian: utak muko (prosencephalon, dibagi baliak manjadi telencephalon jo dienchephalon), utak tangan (mesencephalon), jo utak balakang (rhombencephalon jo mielencephalon). Sumsum tulang balakang, nan sacaro langsuang barinteraksi jo fungsi di bawah kapalo, dapek dianggap sabagai papanjangan ikua dari mielencephalon nan tatutuik di dalam tulang balakang. Basamo-samo, utak jo sumsum tulang balakang mambantuak sistem saraf pusek pado sadoalah vertebrata.

Pado manusia, korteks serebral manganduang sakitaran 14-16 miliar neuron, jo pakiroannyo jumlah neuron di utak ketek adolah 55-70 miliar. Sacaro fisiologis, utak mambuek kontrol tapusek ateh organ tubuh lainnyo. Utak bakarajo pado bagian tubuh lainnyo jo mahasilan pola aktivitas otot jo dengan mendorong sekresis bahan kimia nan disabuik hormon. Kontrol tapusek iko mamungkinan respons nan capek jo takoordinasi tahadok parubahan lingkuangan. Babarapo jinih respon dasar sarupo refleks dapek dimediasi dek sumsum tulang balakang atau ganglia perifer, tapi kontrol prilaku nan disangajo jo canggih badasarkan input sensorik nan kompleks mambutuahan kamampuan mangintegrasian informasi dari utak nan tapusek.

Operasi sel-sel utak individu kiniko dipahami dengan cukuik rinci, tapi caro inyo bakarajo samo dalam manyusun jutaan sel-sel iko masih alum tapacahan. Model tabaru dalam ilmu saraf modern mampalakuan utak sabagai komputer biologis, nan mekanismenyo sangek babeda jo komputer digital, tapi sarupo dalam arti bahwa utak mamparoleh informasi dari dunia sakitarnyo, manyimpannyo, jo mamprosesnyo jo babagai caro.

### Neuron

Neuron adolah komponen utamo otak nan karajonyo untuak babagi informasi sacaro elektrokimia dengan neuron lainnyo. Babarapo rantai neuron mangirimkan informasi ka utak dari bagian tubuh paliang ujuang. Rantai neuron mamarintahkan utak untuak marasokan sakiknyo jari katiko kanai lakak palu, kabisiangan lalu-lintas nan mamakakan talingo, jo kaindahan warna langik katiko matahari tabanam. Rantai lainnyo mangirimkan informasi dari utak ka tubuh. 

Satiok neuron punyo tubuh sel jo sarabuik panjang babantuak ikua nan disabuik akson. Akson bakarajo mangiriman impuls listrik ka sel lain sahinggo mamarintahkan sel otot untuak bakontraksi, manaruihan sensasi dari badan, jo babagi informasi jo neuron lainnyo. Babarapo akson baukuran pendek nan hanyo dapek manjangkau sel tadakek di dalam utak. Akson lain jauah labiah panjang nan mambawok impuls dari sumsum tulang balakang untuak mangarikan tangan jo kaki. Akson dapek tapisah jo bacabang manjadi 10.000 ujuang babantuak tombol nan manyebaran impuls ka banyak sel.

Satiok neuron manjulua ka jaringan dendrit, sarabuik pendeek jo tipih nan mahantaran sinyal listrik ka tubuh utamo neuron dari sumber lua. Jikok dilihek manggunoan mikroskop, akson jo dendrit tampak sarupo akar jo cabang pohon bakau. Utak manusia barisi kurang labiah 100 miliar neruron. Satiok neuron tahubuang jo banyak neuron lain sahinggo saluruah jaringan mambantuak triliunan koneksi, nan manjadikan utak sabagai objek paliang kompleks di alam semesta. Satiok neuron ko saling tahubuang melalui molekul nan disabuik neurotransmitter dimano neruon mangubah impuls listrik nan dibawoknyo manjadi kode kimia nan malompati celah antaro neuron. Dek hubuangan luweh itu, utak bisa mangubah koneksi didalamnyo salagi kito bara.

## Bagian utak manusia
Utak mampunyoi tigo bagian utamo, yaitu utak gadang (*cerebrum*), utak ketek (*cerebellum*), jo batang utak (*brainstem*). barikuik iko panjalasannyo:

### Utak gadang (''cerebrum'')
Cerebrum marupokan bagian utak tagadang dari utak. Cerebrum tabagi manjadi 2 bagian, yaitu utak suok jo utak kida. Balahan utak suok bafungsi untuak mangontrol pagarakan di sisi kida tubuh jo balahan utak kida mangontrol gerakan di sisi suok tubuh. Pamukoan lua cerebrum disabuik *cerebral cortex*. Bagian iko marupokan area utak dimano sel saraf mambuek koneksi nan disabuik sinaps. Sinaps marupokan sistem saraf nan mangandalian aktivitas utak.

Samantaro bagian dalam cerebrum manganduang sel-sel saraf basalubuang (mielin) nan bakarajo dalam manyampaian informasi antaro utak jo saraf tulang balakang. Utak gadang dibagi lai manjadi 4 bagian, yaitunyo:

* Lobus frontal (bagian muko) nan mangandalian gerakan, mangecek, perilaku, memori, emosi, jo kepribadian. Bagian utak ik jo bakarajo dalam fungsi intelektual, sarupo proses bapikia, panalaran, pamacahan masalah, pangambilan kaputusan, jo parancanaan.
* Lobus parietal (ateh) nan mangandalian sensasi, sarupo sentuhan, takanan, sakik, jo suhu. Lobus iko juo mangandalian orientasi spasial atau pamahaman tantang ukuran, bantuak, jo arah.
* Lobus temporal (sampiang) nan mangandalian indra pandagaran, maingek-ingek, jo emosi. Lobus temporal kida juo bakarajo dalam fungsi mangecek.
* Lobus oksipital (balakang) nan mangandalian fungsi maliek.

### Utak ketek (''cerebellum'')
Utak ketek talatak di bawah utak gadang pado bagian balakang utak, tapeknyo di bawah lobus oksipital. Samo sarupo utak gadang, utak ketek juo punyo 2 balahan.

Utak ketek batangguang jawok dalam mangandalian gerakan, manjago kasaimbangan, sarato mangatua posisi jo koordinasi gerakan tubuh. Bagian utak iko juo bakarajo dalam mangandalian gerakan haluih, sarupo manulih jo malukis.

### Batang utak (''brainstem'')
Batang utak adolah saikek jaringan saraf di dasar utak. Batang utak ko manyambuangan utak ka sumsum tulang balakan, jo sabaliaknyo. Sacaro otomatih mangatua fungsi dasar sarupo baangok, detak jantuang, takanan darah, jo refleks. Basamo diensefalon, mangatua bagian utak manusia paliang sadarhano, karano (basamo utak ketek) bantuaknyo manyarupoi utak nan mangandalian gerak fisik reptil. Di hewan nan labiah maju, utak barevolusi manjadi labiah kompleks, untuak malangkok'i batang utak.

### Bagian pantiang utak lainnyo
salain katigo struktur utamo di ateh, tadapek bagian-bagian utak lainnyo nan indak kalah pantiang, yaitu:

#### 1. Cairan serebrospinal
Cairan serebrospinal bawarna baniang jo janiah nan mangaliliangi jo malinduangi utak sarato saraf tulang balakang.

#### 2. Meninges
Meninges adolah lapisan atau membran tipih nan bafungsis manutupi jo malinduangi utak jo saraf tulang balakang.

#### 3. ''Corpus Callosum''
*Corpus Callosum* adolah saikek sarabuik saraf nan tadapek di antaro balahan utak kida jo utak suok.

#### 4. Talamus
Bagian iko marupokan struktur dari utak tangah nan mampunyoi 2 lobus (bagian). Talamus batindak sabagai pamanca untuak hampia sadoalah informasi nan datang jo bajalan di antaro utak jo sadoalah sistem saraf di tubuh.

#### 5. Hipotalamus
Hipotalamus adolah struktur ketek nan barado di tangah utak, tapeknyo di bawah talamus. Fungsinyo untuak mangandalian suhu tubuh, sistem reproduksi, takanan darah, emosi, nafsu makan, pola lalok, jo produksi hormon.

#### 6. Kelenjar pituitari (kelenjar hipofisis)

#### 7. Ventrikel
Ventrikel adolah ruangan barisi cairan di dalam utak. Ado 4 ventrikel utak, yakni 2 ventrikel sampiang di balahan utak gadang, di tangah jo di balakang utak.

#### 8. Kelenjar pineal
Kelenjar pineal adolah kelenjar ketek nan barado di ventrikel utak. kelenjar iko bakarajo dalam pakambangan sistem reproduksi jo mahasilan hormon melatonin nan mampangaruhi pola lalok  sahari-hari

#### 9. Saraf kranial
Tadapek 12 pasan saraf kranial jo fungsi spesifik di area kapalo jo lihia. Ciek pasang saraf kranial partamo barado di utak gadang, sadangkan 11 pasang lainnyo ado di batang utak. Fungsi saraf kranial antaro lain mangandalian pagarakan mato jo otot wajah, mampangaruhi indra paraso jo pandangaran, manjago kasaimbangan badan, jo mangandalian otot-oto jo kinerja organ di dalam tubuh.

#### 10. Sistem limbik
Sistem iko bakarajo dalam mangandalian amarah jo raso takuik sarato mampangaruhi daya ingek. 

## Fungsi
Informasi dari organ indera dikumpuan di utak. Di sinan, informasi tasabuik digunoan untuak manantuan tindakan apo nan harus diambiak dek organisme. Utak mamproses data mantah untuak mangekstrak informasi tantang struktur lingkuangan. Salanjuiknyo, utak manggabuangan informasi nan alah diproses tentang keadaan maso lalu. Akhirnyo, badasarkan hasil tasabuik, utak mandapekan pola respons motorik. Tugas pemrosesan sinyal iko mambutuahan interaksi nan rumik antaro babagai subsistem fungsional.

Fungsi utak adolah untuak maagiah kontrol nan koheren ateh tindakan hewan. Utak nan tapusek mamungkinan kalompok otot untuak diaktifan basamo dalam pola nan kompleks; utak juo mamungkinan rangsangan nan manganai ciek bagian tubuh untuak mambangkikan respon di bagian lain, dan dapek mancegah tubuh nan babeda untuak batindak saliang balawanan ciek samo lain.

### Persepsi
Utak manusia dibakali jo informasi tentang cahayo, suaro, komposisi kimiawi atmosfer, suhu, posisi tubuh di ruang angkaso (propriosepsi), komposisi kimiawi aliran darah, jo banyak nan lain. Pado hewan lain, tadapek indera tambahan, sarupo indera hangek inframerah pado ula, indera medan magnet pado babarapo buruang, atau indera medan listrik nan tarutamo taliek pado hewan aia.

Satiok sistem sensorik dimulai jo sel reseptor khusus, sarupo sel fotoreseptor di retina mato, atau sel rambuik nan peka kapado getaran di koklea talingo. Akson sel reseptor sensorik bajalan ka sumsum tulang balakan atau utak, di mano inyo mangirimkan sinyalnya ka nukleus sensorik tingkek partamo nan didedikasian untuak ciek modalitas sensorik tatantu. Inti sensorik tingkek tinggi nan didedikasian untuak modalitas nan samo. Akhirnyo malalui stasiun jalan di talamus, sinyal di kirim ka korteks serebral, di  mano sinyal tasabuik diproses untuak mangekstrak fitur nan relevan, jo diintegrasikan jo sinyal nan barasa dari sistem sensorik lainnyo.

### Kontrol motorik
Sistem motorik adolah area utak nan talibek dalam mamulai gerakan tubuh, yaitunyo mangaktifan otot. Kacuali otot nan mangontrol mato, nan digarikan dek inti di utak tangah, sadoalah otot sukarela dalam tubuh sacaro langsuang dipersarafi dek neuron motorik di sumsum tualng balakang jo utak balakan. Neuron motorik tulang balakang dikontrol dek sirkuit saraf intrinsik pado sumsum tulang balakang, dan dek input nan turun dari utak. Sirkuit tulang balakang intrinsik mangimplementasian banyak respons refleks, jo manganduang generator pola untuak gerakan ritmis sarupo bajalan atau baranang. Koneksi nan turun dari utak mamungkinan kontrol nan labiah canggih.

Utak manganduang babarapo area motorik nan mamproyeksian langsuang k sumsum tulang balakang. Pado tingkek tarandah adolah area motorik di medula jo pons, nan mangontrol gerakan stereotip sarupo bajalan, baangok, atau malulua. Pado tingkek nan labiah tinggi adolah area di utak tangah, sarupo nukleus sirah, nan batanggung jawok untuak mangkordiansian gerakan langan jo kaki. Pado tingkek nan labiah tinggi lai adolah korteks motorik primer, sabuah strip jaringan nan talatak di tapi posterior lobus frontal. Korteks motorik primer mangiriman proyeksi ka area motoik subkortikal, tapi juo mangiriman proyeksi gadang-gadangan langsuang ka sumsum tulang balakang, malalui traktus piramidalis. proyeksi kortikospinalis langsuang iko mamungkinan kontrol sukarela nan tapek tahadok ditail gerakan nan haluih. Area utak nan bahubuangan jo motorik lainnyo maagiah efek sekunder jo mamproyeksikan ka area motorik primer. Di antaro area sekunder nan paliang pantiang adolah korteks premotor, area motorik tambahan, ganglia basal, jo utak ketek. Salain sadoalah hal di ateh, utak jo sumsum tulang balakang manganduang sirkuit nan luweh untuak mangontrol sistem saraf otonom nan mangontrol pagerakan otot polos tubuh.

### Lalok
Banyak hewan nan bagantian antaro lalok jo tajago dalam siklus harian. Gairah jo kawaspadaan juo dimodulasi pado skala wakatu nan labiah haluih dek jaringan area utak.[] Komponen kunci nan labiah haluih dari sistem lalok adolah nukleus suprachiasmatic (SCN), bagian ketek dari hipotalamus nan talatak tapek di ateh titiak pasilangan saraf optik dari kaduo mato. SCN barisi jam biologis pusek tubuh. Neuron di sinan manunjuakan tingkeaktivitas nan naiak jo turun dalam jangko wakatu sakitaran 24 jam, ritme sirkadian: fluktuasi aktivitas iko didorong dek parubahan ritmis dalam ekspresi sarangkaian "gen jam". SCN taruih manjago wakatu maskipun dikaluan dek utak jo ditampekan di piriang barisi larutan nutrisi hangek, tapi biasonyo SCN manarimo input dari saraf optik, malallui saluran retinohipotalamus (RHT), nan mamungkinan siklus tarang-galok satiok hari untuak mangkalibrasi jam.

SCN mamproyeksian ka sakumpulan area di hipotalamus, batang utak, jo utak tangah nan talibek dari sistem iko adolah formasi retikuler, sakalompok neuron nan taseba sacaro manyeba malalui inti utak bagian bawah. Neuron retikuler mangiriman sinyal ka talamus, nan pado gillirannyo mangiriman sinyal pangontrol tingkek aktivitas ka satiok bagian korteks. Karusakan pado formasi retikuler dapek manyababkan keadaan koma nan permanen.

Lalok malibekan parubahan gadang dalam aktivitas utak. Hinggo taun 1950-an, sacaro umum diyakini bahwa utak pado dasarnyo mati salamo lalok, tapi hal iko kini diketahui indak batua; aktivitas taruih balanjuik, tapi polanyo manjadi sangek babeda. Ado duo jinih lalok: Lalok REM (jo bamimpi) dan lolok NREM (non-REM, biasonyo indak bamimpi), nan baulang dalam pola nan saketek babeda salamo episode lalok. Tigo jinih pola aktivitas utak nan babeda dapek diukua: REM, NREM ringan, jo NREM dalam. Salamo lalok NREM nan dalam, nan juo disabuik lalok galombang lambek, aktivitas di korteks babantuak galombang gadang nan tasinkronisasi, sadangkan dalam kondisi tajago, galombang tasabuik maeboh jo indak tasinkronisasi. Kadar neurotransmiter norepinefrin jo serotonin manurun salamo lalok galombang lambek, jo turun hamia ka nol salamo lalok REM; kadar asetitlkolin manunjuakan pola nan sabaliknyo.

### Motivasi
Satiok hewan paralu maekspresian perilaku nan mandukuang kalangsuangan hiduik, sarupo mancari makanan, aia, tampe balinduang, jo pasangan. SIstem motivasi di utak mamonitor kondisi kapuehan kiniko kapado tujuan-tujuan iko, dan mangaktifan perilaku untuak mamanuhi kabutuhan apo pun nan muncua. Sistem motivasi bakarajo sabagian gadang dengan mekanisme haidah-hukuman. Katiko perilaku diikuti dek konsekuensi nan manguntuangan, mekanisme panghargaan di utak diaktifkan, nan mainduksi parubahan struktural di dalam utak nan manyababkan perilaku nan samo diulangi baliak, bilopun situasi sarupo muncua baliak. Sabaliknyo, katiko sabuah perilaku diikuti dek konsekuensi nan indak manguntuangan, mekanisme hukumandi utak diaktifan, mandorong parubahan struktural nan manyababkan perilaku tasabuik ditakan katiko situasi nan samo muncua di maso depan.

Sabagian gadang organisme nan dipalajari hinggo kiniko manggunoan mekanisme hadiah-hukuman: misalnyo, caciang jo serangga dapek mangubah perilakunyo untuak mancari sumber makanan atau untuak mahindari bahayo. Pado vertebrata, sistem hadiah-hukuman diimplementasian dek saparangkek struktur utak tatantu, nan intinyo adolah ganglia basal, saparangkek area nan saliang bahubuangan di dasar utak muko. Ganglia basal adolah tampek dimano kaputusan dibuwek; ganglia basal maagiah kontrol pahambek nan bakalanjukan pado sabagian gadang sistem motorik di utak; katiko pahambek iko dilapehan, sistem motorik diizinkan untuak manjalanan tindakan nan alah diprogram untuak dilakuan. Hadiah jo hukuman bafungsi dengan mangubah hubuangan antaro input nan ditarimo ganglia basal jo sinyal kaputusan nan dipancaran. Mekanisme hadiah labiah dipahami daripado mekanisme hukuman, karanoparannyo dalam panyalahgunoan narkoba alah manyababkan dipalajari jo sangaik intensif. Panalitian alah manujuakan bahwa neurotransmitter dopamin mamainan paran sentral: ubek-ubekan adiiktif sarupo kokain, amfetamin, jo nikotin manyababkan kadr dopamin maningkek atau manyababkan dopamin didalam utak maningkek.

### Pambalajaran jo memori
Hampia sadoalah hewan bisa mamodifikasi perilakunyo sabagai hasil dari pangalaman-bahkan jinih caciang nan paliang primitif sakalipun. Karano perilaku digarikan dek aktivitas utak, parubahan dalam perilaku harus sasuai jo parubahan di dalam utak. Pado akhir abaik ka -19, para ahli teori sarupo Santiago Ramon y Cajal bapandapek bahwa panjalasan nan paliang masuak aka adolah bahwa pambalajaran jo mangingek diekspresian sabagai parubahan pado koneksi sinaptik antaro neuron. Tapi, hinggo taun 1970, bukti eksperimental nan mandukuang hipotesis plastisitas sinptik masih sangek kurang. Pao taun 1971, Tim Bliss jo Terje Lomo manabikan sabuah makalah tentang fenomena nan kini disabuik potensiasi jangka panjang: makalah tasabuik manunjuakan bukti nan jaleh tentang parubahan sinaptik nan diinduksi dek aktivitas nan balangsuang satidaknyo salamo babarapo hari. Sajak saat itu, kamajuan teknis alah mambuek eksperimen samacam iko jauah labiah murah untuak dilakuan, jo ribuan panalitian alah dilakuan nan alah mampajaleh mekaisme parubahan sinapsis, jo manamuan jinih parubahan sinapsis nan digarikan dek aktibitas di babagai area utak, tamasuak korteksserebral, hipokampus, ganglia basal, jo utak ketek. Faktor neurotropik nan diturunadari utak jo aktivitas fisik tampaknyo mamainan paran nan bamanfaaik dalam proses tasabuik.

Para ahli saraf kiniko mambedaan babarapo jinih pambalajaran jo memori nan diimplementasian dek utak dengan caro nan babeda:

* Memori karajo adolah kamampuan utak untuak mampatahanan representasi samantaro informasi tentang tugas nan sadang dilakuan dek hewan. Memori dinamis samacam iko dianggap dimediasi dek pambantuakan kumpuan sel-kalompok neuron nan diaktifan yang mampatahanan aktivitasnyo dengan taruih marangsang ciek samo lain.
* Memori episodik adolah kamampuan untuak mangingek ditail dari peristiwa tatantu. Memori samacam iko dapek batahan saumua hiduik. Banyak bukti nan manunjuakan bahwa hipokampus mamainan paran pantiang: urang jo karusakan parah pado hipokampus takadang manunjuakan amnesia, yaitu kaindakmampuan untuak mangingek episodik baru nan tahan lamo.
* Memori semantik adolah kamampuan untuak mampalajari fakta jo hubuangan. Memori samacam iko mungkin sabagian gadang disimpan di korteks serebral, nan dimediasi dek parubahan koneksi antar sel nan mawakili jinih informasi tatantu.
* Pambalajaran instrumental adolah kamampuan panghargaan jo hukuman untuak mangubah perilaku. Hal iko diimplementasikan dek jaringan area utak nan bapusek di ganglia basal.
* Pambalajaran motorik adolah kamampuan untuak mampabaiki pola gerakan tubuh jo balatiah, atau labiah umum lai jo pangulangan. Sajumlah area utak talibek, tamasuak korteks premoor, ganglia basal, jo tarutamo utak ketek, nan bafungsi sabagai bank memori gadang untuak panyasuaian mikro dari parameter gerakan.

## Rujuakan