Otak vertebrata

Tiga prinsip

1. Otak dan sistem saraf pada dasarnya adalah sistem yang membuat koneksi. Sistem ini memiliki input dari organ indera dan output ke otot. Sistem
   ini terhubung dengan beberapa cara dengan sistem endokrin, yang membuat hormon, dan sistem pencernaan dan sistem seks. Hormon bekerja perlahan-lahan, sehingga perubahan-perubahan itu terjadi secara bertahap.
2. Otak adalah semacam department store. Otak memiliki, semua departemen yang saling terhubung, yang melakukan berbagai hal yang berbeda. Mereka semua saling membantu mengumpulkan indera.
3. Banyak dari apa yang dilakukan tubuh tidak disadari. Seseorang bernafas, jantung berdetak, usus mencerna, rambut tumbuh, pikiran muncul dalam benak mereka.... Beberapa dari hal ini dapat disadari oleh seseorang, dan beberapa (seperti bernapas) dapat dipengaruhi sampai batas tertentu. Tetapi, pada dasarnya, sebagian besar tubuh berjalan secara otomatis, disesuaikan oleh sistem saraf otonom.
   Otak juga melakukan banyak pekerjaannya tanpa disadari oleh seseorang. Pikiran bawah sadar mengacu pada aktivitas otak yang jarang diperhatikan.

Daerah otak vertebrata

Beberapa area otak telah mempertahankan identitasnya di seluruh rentang vertebrata, dari ikan hagfish hingga manusia. Berikut ini adalah daftar beberapa area yang paling penting, dengan deskripsi singkat tentang fungsinya seperti yang dipahami saat ini. Fungsi-fungsi ini mungkin masih diperdebatkan sampai tingkat tertentu. Dimulai dari bagian belakang (atau, pada manusia, bagian bawah) daerah-daerah tersebut adalah:

• Medula (dan sumsum tulang belakang) memiliki banyak nukleus kecil, yang berhubungan dengan berbagai fungsi otonom. Ini termasuk detak jantung dan tekanan darah, pernapasan, dan muntah.^{ch 44, 45}
• Pons adalah stasiun relai, yang membawa pesan antara serebrum dan medula serta otak kecil.
• Hipotalamus adalah daerah kecil di dasar otak depan. Hipotalamus adalah stasiun kontrol pusat untuk siklus tidur/bangun, kontrol makan dan minum, kontrol pelepasan hormon, dan banyak fungsi lainnya. Bagian ini berada tepat di atas kelenjar hipofisis, dan mengeluarkan hormon ke dalam kelenjar tersebut. Hormon-hormon ini menghambat atau menstimulasi kelenjar hipofisis. Kelenjar ini, pada gilirannya, membuat hormon yang memengaruhi seluruh tubuh.
• Thalamus berada di atas hipotalamus, dan di bawah korteks serebral. Thalamus merupakan kumpulan nukleus dengan berbagai fungsi. Ia bertindak sebagai stasiun relai, mengumpulkan informasi indra dari segala jenis (kecuali penciuman) dan meneruskannya ke korteks serebral. Juga, memiliki peran dalam kesadaran dan tidur.
  Terdapat sistem aksi untuk beberapa jenis perilaku, termasuk makan, minum, buang air besar, dan sanggama.
• Otak kecil menyesuaikan output dari sistem otak lainnya untuk membuatnya lebih tepat. Penghapusan otak kecil tidak mencegah hewan melakukan sesuatu secara khusus, tetapi membuat tindakan menjadi ragu-ragu dan kikuk. Ketepatan ini bukan bawaan lahir, tetapi dipelajari melalui trial and error. Mempelajari cara mengendarai sepeda adalah contoh dari jenis plastisitas saraf yang mungkin terjadi sebagian besar di dalam otak kecil.^{ch 42}
• Tektum, sering disebut 'tektum optik', mengarahkan tindakan ke titik-titik dalam ruang. Fungsinya yang paling baik dipelajari adalah untuk mengarahkan gerakan mata. Ia juga mengarahkan gerakan menjangkau. Tektum ini mendapatkan input visual yang kuat, dan input dari indera lain yang berguna dalam mengarahkan tindakan, seperti input pendengaran pada burung hantu, input dari organ pit termosensitif pada ular, dll. Pada beberapa ikan, seperti lamprey, ini adalah bagian terbesar dari otak.
• Hipokampus, secara tegas, hanya ada pada mamalia, tetapi memiliki rekan-rekan di semua vertebrata. Hipokampus terlibat dalam memori spasial dan navigasi pada ikan, burung, reptil, dan mamalia.
• Ganglia basal adalah sekelompok struktur di otak depan, yang sangat terhubung ke korteks serebral dan talamus. Fungsi utama ganglia basal tampaknya memilih tindakan. Mereka mengirim sinyal penghambatan ke semua bagian otak yang dapat menghasilkan tindakan. Dalam keadaan yang tepat, mereka melepaskan penghambatan, sehingga sistem penghasil tindakan dapat mengeksekusi tindakan mereka. Hadiah dan hukuman memberikan efek saraf yang paling penting pada ganglia basal.
• Korteks serebral adalah lapisan sel abu-abu yang berada di permukaan otak depan. Korteks ini terlibat dalam berbagai fungsi, termasuk penciuman dan memori spasial. Pada mamalia, di mana korteks mendominasi otak, korteks ini mengontrol fungsi dari banyak area subkortikal.
• Olfactory bulb adalah struktur khusus yang memproses sinyal sensorik penciuman (bau-bauan), dan mengirimkan outputnya ke bagian penciuman dari korteks serebral. Ini adalah komponen otak utama pada banyak vertebrata, tetapi jauh berkurang pada primata.

Daerah yang sesuai dari otak manusia dan hiu ditampilkan. Apa yang ada di bagian belakang otak hiu (medula) berada di bagian bawah otak manusia. Otak ikan hiu (telenchephalon) berada di bagian depan, sedangkan manusia berada di bagian atas.

Ukuran otak

Hubungan antara ukuran otak, ukuran tubuh, dan variabel lain telah dipelajari pada berbagai spesies vertebrata. Ukuran otak meningkat seiring dengan ukuran tubuh tetapi tidak secara proporsional.

Mamalia

Rata-rata di semua mamalia, mengikuti hukum pangkat, dengan eksponen sekitar 0,75. Rumus ini berlaku untuk otak rata-rata mamalia, tetapi setiap keluarga berangkat dari rumus tersebut, yang mencerminkan kecanggihan perilaku mereka. Misalnya, primata memiliki otak 5 hingga 10 kali lebih besar dari yang diprediksi rumus tersebut. Predator cenderung memiliki otak yang lebih besar. Ketika otak mamalia bertambah besar, tidak semua bagian meningkat pada tingkat yang sama. Semakin besar otak suatu spesies, semakin besar fraksi yang diambil oleh neokorteks.