Ang Iyong Utak​—Paano Ito Gumagana?

“Ang utak ang siyang pinakamahirap pag-aralang bahagi ng katawan,” sabi ni E. Fuller Torrey, isang saykayatris sa U.S. National Institute of Mental Health. “Dala-dala natin sa kahong ito sa ating balikat ang bagay na napakahirap saliksikin.”

GAYUNPAMAN, sinasabi ng mga siyentipiko na marami na silang nalaman tungkol sa paraan ng pagpoproseso ng utak sa mga impormasyon na inilalaan ng ating limang pandamdam. Halimbawa, tingnan ang reaksiyon nito sa mga bagay na nakikita.

Ang mga Mata ng Iyong Isip

Nararating ng liwanag ang iyong mata at tinatamaan ang retina, na binubuo ng tatlong suson ng mga selula sa likod ng iyong bilog ng mata. Tumatagos ang liwanag sa ikatlong suson. Nasa suson na ito ang mga selulang kilala bilang mga rod, na sensitibo sa liwanag, at ang mga cone, na tumutugon sa liwanag na may iba’t ibang wavelength na katumbas ng mga kulay na pula, berde, at asul. Pinapuputi ng liwanag ang mga kulay sa mga selulang ito. Naghahatid ito ng hudyat sa mga selula sa ikalawang suson at mula roon patungo sa iba pang selula sa pang-ibabaw na suson. Nagsasama naman ang mga axon ng mga selulang ito upang bumuo ng optic nerve.

Ang milyun-milyong neuron ng optic nerve ay nakaaabot sa isang sangandaan sa utak na kilala bilang ang optic chiasma. Dito ngayon nagtatagpo ang mga neuron na nagdadala ng mga hudyat mula sa kaliwang bahagi ng retina ng bawat mata at sumusunod sa magkahilerang landas sa gawing kaliwa ng utak. Sa katulad na paraan, nagtatagpo ang mga hudyat mula sa gawing kanan ng bawat retina at naglalakbay patungo sa gawing kanan. Kasunod na dumarating ang mga impulso sa isang istasyon sa thalamus, at mula roon ay ipinapasa ng susunod na mga neuron ang mga hudyat sa bahagi sa likod ng utak na kilala bilang ang visual cortex.

Iba’t ibang anyo ng nakikitang impormasyon ang dumaraan sa magkakahilerang landas. Batid na ngayon ng mga mananaliksik na ang pangunahing visual cortex kasama ng isang bahagi sa karatig ay kumikilos na gaya ng isang tanggapan ng koreo na nag-uuri, naglalagay ng ruta, at nag-uugnay sa sari-saring impormasyon na dala ng mga neuron. Ang pangatlong bahagi ay kumikilala sa hubog, gaya ng dulo ng isang bagay, at sa galaw. Kinikilala naman ng pang-apat na bahagi kapuwa ang anyo at kulay, samantalang palagiang binabago ng isang ikalima ang mga mapa ng nakikitang impormasyon upang masubaybayan ang pagkilos. Ipinapakita ng kasalukuyang pananaliksik na sindami ng 30 iba’t ibang bahagi ng utak ang nagpoproseso sa nakikitang impormasyon na natitipon ng mata! Pero paano nagsasama-sama ang mga ito upang magharap sa iyo ng isang larawan? Oo, paano “nakakakita” ang iyong isip?

“Nakakakita” sa Pamamagitan ng Utak

Nagtitipon ng impormasyon ang mata para sa utak, ngunit ang cortex ang maliwanag na nagpoproseso sa impormasyon na natatanggap ng utak. Kumuha ka ng litrato sa pamamagitan ng isang kamera, at ipapakita ng lumalabas na larawan ang mga detalye ng buong tanawin. Ngunit kapag pinagmasdan ng mata mo ang tanawin ding iyon, ang sadyang nakikita mo lamang ay ang bahagi ng tanawin na pinagtutuunan mo ng pansin. Nananatiling isang palaisipan kung paano ito ginagawa ng utak. Naniniwala ang ilan na bunga ito ng baytang-baytang na paghahalo ng nakikitang impormasyon sa tinatawag na mga convergence zone, na tumutulong sa iyo na ihambing ang nakikita mo sa dati mo nang alam. Sinasabi naman ng iba na kapag hindi mo makita ang isang bagay na wala namang nakaharang dito, iyon ay dahil sa hindi humuhudyat ang mga neuron na sumusupil sa paningin na nagtutuon ng pansin.

Anuman ang kalagayan, ang mga suliraning napapaharap sa mga siyentipiko sa pagpapaliwanag ng paningin ay maliit lamang kung ihahambing sa mga suliraning nakakaharap may kinalaman sa pagtiyak kung ano talaga ang nasasangkot sa “kamalayan” at sa “isip.” Ang mga pamamaraan sa scanning, gaya ng magnetic resonance imaging at ang positron-emission tomography, ay naglaan sa mga siyentipiko ng bagong paraan para mapag-aralan ang utak ng tao. At sa pamamagitan ng pagmamasid sa daloy ng dugo sa ilang bahagi ng utak sa panahon ng pag-iisip, nasabi nila nang medyo may katiyakan na ang iba’t ibang bahagi ng cortex ay lumilitaw na tumutulong sa isa upang makarinig ng mga salita, makaunawa ng mga salita, at makapagsalita. Gayunman, gaya ng sabi ng isang manunulat, “ang kababalaghan ng isip, ng kamalayan, ay lalong higit na masalimuot . . . kaysa sa inaakala ng sinuman.” Oo, malaking bahagi ng palaisipan sa utak ang di pa natutuklasan.

Ang Utak​—Isa Lamang Kamangha-manghang Computer?

Upang maunawaan ang ating masalimuot na utak, baka makatulong ang paghahambing. Sa simula ng industriyal na pagbabago, noong kalagitnaan ng ika-18 siglo, nauso na ihambing ang utak sa isang makina. Pagkaraan, nang maging palatandaan ng pagsulong ang mga switchboard ng telepono, inihambing ng mga tao ang utak sa isang abalang switchboard na may isang teleponista na gumagawa ng mga pasiya. Ngayong mga computer ang humahawak ng masalimuot na mga gawain, inihahambing ng ilan ang utak sa isang computer. Lubusan bang ipinaliliwanag ng paghahambing na ito kung paano gumagana ang utak?

May malalaking saligang pagkakaiba sa pagitan ng utak at ng isang computer. Pangunahin na, ang utak ay isang sistemang kemikal, hindi de-kuryente. Maraming kemikal na reaksiyon ang nagaganap sa bawat selula, at ito ay lubhang naiiba sa pag-andar ng isang computer. Gayundin, gaya ng sabi ni Dr. Susan Greenfield, “walang nagpoprograma sa utak: ito ay isang sangkap na kumikilos batay sa inaasahang mga suliranin, pangangailangan, o pagbabago, anupat kusang umaandar.” Ito ay di-gaya ng isang computer, na kailangan pang iprograma.

Ang mga neuron ay nakikipagtalastasan sa isa’t isa sa masalimuot na paraan. Maraming neuron ang tumutugon sa 1,000 o higit pang synaptic input. Upang maunawaan kung ano ang nasasangkot dito, isaalang-alang ang pananaliksik ng isang biyologo sa utak. Pinag-aralan niya ang isang bahagi ng utak sa gawing ilalim na bahagyang nasa ibabaw at nasa likod ng ilong upang matuklasan kung paano tayo nakakakilala ng amoy. Ganito ang sabi niya: “Kahit ang ganitong waring simpleng gawain​—na tila napakadali kaysa sa pagpapatunay ng isang theorem sa geometri o pag-unawa sa isang pang-apat-na-instrumentong de-kuwerdas na komposisyon ni Beethoven​—ay kinasasangkutan ng mga 6 na milyong neuron, na bawat isa ay tumatanggap ng marahil 10 000 input mula sa mga kasama nito.”

Gayunman, ang utak ay higit pa sa isang koleksiyon ng mga neuron. Sa bawat neuron, may ilang selulang glial. Bukod sa sinusuhayan nito ang utak, naglalaan ang mga ito ng de-kuryenteng insulasyon para sa mga neuron, lumalaban sa impeksiyon, at nagsasanib upang bumuo ng pananggalang para sa dugo sa utak. Naniniwala ang mga mananaliksik na ang mga selulang glial ay maaaring may iba pang gawain na hindi pa natutuklasan. “Ang maliwanag na paghahambing sa gawang-taong mga computer, na nagpoproseso ng elektronikong impormasyon sa anyong digital, ay maaaring di-kumpleto anupat nakalilinlang,” sabi ng magasing Economist.

Nag-iiwan pa rin ito sa atin ng isa pang palaisipan para talakayin.

Ano ang Bumubuo sa mga Alaala?

Nasasangkot sa alaala​—“marahil ang pinakapambihirang kababalaghan sa likas na daigdig,” ayon kay Propesor Richard F. Thompson​—ang ilang iba’t ibang gawain ng utak. Hinahati ng karamihan sa mga nag-aaral ng utak ang alaala sa dalawang uri, ang declarative at ang procedural. Nasasangkot sa procedural ang mga kakayahan at ugali. Sa kabilang banda, nasasangkot naman sa declarative ang pag-iimbak ng mga impormasyon. Inisa-isa ng The Brain​—A Neuroscience Primer ang mga proseso ng alaala alinsunod sa panahon na ginugugol ng mga ito: napakaikling alaala, na tumatagal ng mga ika-100 libong bahagi ng isang segundo; ang maikling alaala, na tumatagal ng ilang segundo; ang gumaganang alaala, na nag-iimbak ng kamakailang mga karanasan; at ang mahabang alaala, na nag-iimbak ng berbal na materyal na inensayo at mga kakayahan sa pagkilos na sinanay.

Ang isang posibleng paliwanag tungkol sa mahabang alaala ay ang bagay na nagsisimula itong gumana sa harapang bahagi ng utak. Ang impormasyong pinili para sa mahabang alaala ay dumaraan bilang isang de-kuryenteng impulso tungo sa isang bahagi ng utak na kilala bilang ang hippocampus. Dito ang isang prosesong tinatawag na long-term potentiation ay nagpapahusay sa kakayahan ng mga neuron na maghatid ng mga mensahe.​—Tingnan ang kahon na “Pinagdurugtong ang Agwat.”

Isang naiibang palagay tungkol sa alaala ang galing sa ideya na ang mga brain wave ay gumaganap ng isang pangunahing bahagi. Naniniwala ang mga nagmungkahi nito na ang regular na pagbabagu-bago sa elektrikal na gawain ng utak, na katulad sa tunog ng tambol, ay tumutulong upang pagsamahin ang mga alaala at kontrolin ang sandali na kung saan pinakikilos ang iba’t ibang selula sa utak.

Naniniwala ang mga mananaliksik na ang utak ay nag-iimbak ng iba’t ibang bahagi ng alaala sa iba’t ibang dako, na bawat ideya ay iniuugnay sa bahagi ng utak na eksperto sa pag-unawa nito. Ang ilang bahagi ng utak ay talagang nakatutulong sa alaala. Ang amygdala, isang munting kumpol ng selula ng nerbiyo na sinlaki ng almendro na malapit sa sanga ng utak, ang siyang nagpoproseso ng mga alaala ng takot. Ang basal ganglia ay nagtutuon ng pansin sa mga ugali at pisikal na kakayahan, at ang cerebellum, na nasa pundasyon ng utak, ay nagtutuon ng pansin sa isinaayos na pagkatuto at pagkilos. Dito, pinaniniwalaan na nag-iimbak tayo ng mga kakayahan sa panimbang​—halimbawa, yaong kailangan natin upang makapagbisikleta.

Sa ating maikling sulyap kung paano gumagana ang utak ay talagang hindi kasali ang mga detalye ng iba pang pambihirang gawain, gaya ng pagsubaybay sa panahon, ang hilig nito na matuto ng wika, ang masalimuot na kakayahan sa pagkilos, at ang paraan nito ng pagkontrol sa sistema ng nerbiyo at mahahalagang sangkap ng katawan at ang pagbabata ng kirot. Pagkatapos, tinutuklas pa ang kemikal na mga mensahero nito na kaugnay sa sistema ng imyunidad. “Kagila-gilalas ang pagkamasalimuot,” sabi ng siyentipiko sa utak na si David Felten, “anupat itatanong mo kung mayroon pa kayang pag-asa na talagang matuklasan ito.”

Bagaman nananatiling di-nasasagot ang marami sa mga palaisipan tungkol sa utak, ang pambihirang sangkap na ito ay naglalaan sa atin ng kakayahang mag-isip, magbulay-bulay, at alalahanin ang natutuhan na natin. Pero paano natin pinakamahusay na magagamit ang utak? Naglalaan ng sagot ang ating huling artikulo sa seryeng ito.

[Kahon/Mga larawan sa pahina 8]

PINAGDURUGTONG ANG AGWAT

Kapag pinakilos ang isang neuron, ang isang impulso ng nerbiyo ay naglalakbay sa kahabaan ng axon ng neuron. Kapag nakarating sa ulo ng synapse, nagiging dahilan ito upang ang mumunting globula (synaptic vesicle), na bawat isa’y nagtataglay ng libu-libong molekula ng neurotransmitter, na nasa ulo, ay humahalo sa ibabaw ng ulo at nagpapakawala ng kargada nito patawid sa synapse.

Sa pamamagitan ng isang masalimuot na sistema ng mga susi at kandado, binubuksan at sinasarhan ng neurotransmitter ang mga input channel sa susunod na neuron. Bunga nito, ang mga tipik na kargado ng kuryente ay dumadaloy sa puntiryang neuron at lumilikha ng karagdagang kemikal na mga pagbabago na alinman sa nagpapasimula roon ng elektrikal na impulso o humahadlang sa karagdagang elektrikal na gawain.

Isang kababalaghang tinatawag na long-term potentiation ang nagaganap kapag regular na pinakikilos ang mga neuron at nagpapakawala ng mga neurotransmitter patawid sa synapse. Naniniwala ang ilang mananaliksik na lalong pinaglalapit nito ang mga neuron. Sinasabi naman ng iba na may ebidensiya na isang mensahe ang nagbabalik mula sa tumatanggap na neuron patungo sa tagahatid na neuron. Ito naman ay lumilikha ng kemikal na mga pagbabago na naglalabas pa ng mga protina upang magsilbing mga neurotransmitter. Pagkatapos ay pinatitibay ng mga ito ang buklod sa pagitan ng mga neuron.

Ang nagbabagong mga koneksiyon sa utak, ang kakayahan nitong mahubog, ang siyang nasa likod ng kasabihan, “Gamitin mo ito kung ayaw mong mawala ito.” Kaya naman, upang manatili ang isang alaala, makabubuting alalahanin ito nang madalas.

Axon

Isang himaymay na naghahatid ng hudyat na nag-uugnay sa mga neuron

Dendrite

Maikli at maraming-sanga na koneksiyon na nag-uugnay sa mga neuron

Neurite

Tulad-galamay na mga usli mula sa neuron. May dalawang pangunahing uri​—axon at dentrite

Neuron

Selula ng nerbiyo. Ang utak ay may mga 10 bilyon hanggang 100 bilyong neuron, “bawat isa ay nakakabit sa daan-daan, kung minsa’y, libu-libong iba pang selula”

Neurotransmitter

Kemikal na naghahatid sa hudyat ng nerbiyo patawid sa tinatawag na synaptic gap sa pagitan ng isang naghahatid na selula ng nerbiyo, o neuron, at isa na tumantanggap

Synapse

Ang agwat sa pagitan ng isang naghahatid at tumatanggap na neuron o nerbiyo

[Credit Lines]

Batay sa The Human Mind Explained, ni Propesor Susan A. Greenfield, 1996

CNRI/Science Photo Library/PR

[Kahon/Mga larawan sa pahina 9]

MGA NATATANGING KAKAYAHAN NG TAO

Ang pantanging mga bahagi ng utak na kilala bilang mga language center ay nagsasangkap sa mga tao ng pambihirang kakayahang makipagtalastasan. Ang nais nating sabihin ay waring isinaayos ng bahagi sa gawing kaliwa ng utak na kilala bilang ang Wernicke’s area (1). Ito ang nakikipagtalastasan sa Broca’s area (2), na nagkakapit ng mga alituntunin sa balarila. Saka dumarating ang mga impulso sa karatig na mga motor area na kumukontrol sa mga kalamnan sa mukha at tumutulong sa atin upang makabuo ng mga angkop na salita. Karagdagan pa, ang mga bahaging ito ay nakakonekta sa sistema ng utak ukol sa paningin upang makabasa tayo; sa sistema ng pandinig upang makarinig, makaunawa, at makatugon tayo sa sinasabi sa atin ng iba; at, hindi dapat kaligtaan, sa ating imbakan ng memorya upang paglagyan ng nararapat na mga kaisipan. “Ang talagang ipinagkaiba ng mga tao sa mga hayop,” komento ng giya sa pag-aaral na Journey to the Centres of the Brain, “ay ang kakayahan nila na matuto ng kahanga-hanga at sari-saring kakayahan, katotohanan at alituntunin, hindi lamang tungkol sa pisikal na mga bagay sa daigdig sa paligid nila, kundi lalo na ang tungkol sa ibang tao at kung ano ang dahilan ng paggawi nila.”

[Mga larawan sa pahina 7]

Ang iba’t ibang bahagi ng utak ay nagpoproseso ng kulay, anyo, gilid, at hugis at nakatatalunton din ng galaw

[Credit Line]

Parks Canada/J. N. Flynn