Berapa kapasitas otak manusia?

Kita tahu bahwa otak manusia dapat menyimpan informasi dalam jumlah yang besar, contohnya adalah ingatan seumur hidup dari yang menyenangkan sampai yang menyeramkan dan bahkan hal yang memalukan. Lalu pertanyaan pun muncul, berapa banyakkah informasi yang bisa disimpan di dalam otak kita? berapa kapasitas otak manusia? Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa otak manusia memiliki kapasitas maksimal sebesar 100 terabyte (100 TB). Ternyata penelitian tersebut telah dibantah kebenarannya oleh hasil riset terbaru yang menyebutkan bahwa otak manusia memiliki kemampuan yang lebih besar dari itu.

“Kami menemukan prinsip penting mengenai bagaimana neuron pada hipokampus berfungsi dengan menggunakan energi yang sangat kecil tapi dengan kemampuan komputasi yang sangat besar” kata Terry Sejnowski, professor Institut Salk, salah satu penulis paper yang dipublikasikan di jurnal eLife.

Penelitian yang dilakukan oleh ilmuwan dari Institut Salk (La Jolla, California, USA) ini menyimpulkan bahwa manusia memiliki kapasitas penyimpanan data (memori) setidaknya sebanyak satu petabyte, 10 kali lipat dari apa yang diperkirakan sebelumnya. Satu petabyte (1 PB) kira-kira sebanding dengan 1000 TB atau satu juta gigabyte (1.000.000 GB). Analoginya, jika anda mendengarkan satu petabyte lagu dengan masing-masing lagu berdurasi empat menit, maka waktu yang anda butuhkan untuk mendengarkan seluruh lagu tersebut adalah selama 2000 tahun. Mengagumkan bukan?

Sebenarnya, satuan byte adalah satuan yang digunakan untuk memori komputer, bukan untuk memori manusia. Tetapi neurosaintis juga menggunakan satuan ini sebagai pembanding untuk mengukur kapasitas otak manusia.

Ketika anda mengalami suatu kejadian, misalkan tangan anda mengalami luka karena teriris pisau, pengalaman tersebut akan diubah menjadi sinyal listrik yang berasal dari indera-indera anda yang mengalaminya. Sinyal-sinyal listrik tersebut kemudian disampaikan ke otak melalui jaringan neuron (sel-sel syaraf) sehingga mencapai hipokampus, daerah tempat menyimpan memori. Untuk memori jangka panjang, penelitian terbaru menyebutkan bahwa memori tersebut juga disimpan di korteks serebral.

Apapun yang kita lakukan akan menghasilkan sinyal, lebih dari jutaan sinyal setiap harinya. Dan tiap-tiap sinyal yang dihasilkan akan ditransmisikan melalui neuron satu ke neuron lainnya melalui celah yang disebut sinapsis. Pada persimpangan sinaptik (synaptic junction) tersebut, senyawa neurotransmitter membawa sinyal dari satu neuron ke neuron berikutnya secepat mungkin. Otak memiliki sekitar 86 milyar neuron dan setiap neuron tersambung ke minimal satu sel neuron lainnya (walaupun kemungkinannya lebih dari satu sel neuron). Artinya, di otak terdapat sekitar bertriliun-triliun sinapsis.

Jarak antar neuron sangatlah kecil, hanya sekitar 20 sampai 40 nanometer (satu per 10⁹ meter), tapi hasil penelitian mengindikasikan bahwa sinapsis-sinapsis tersebut sangat penting dalam proses membentukan dan menyimpanan memori.

Untuk mengetahui bagaimana proses pembentukan dan penyimpanan memori terjadi, peneliti di Institut Salk tersebut menggunakan model digital 3D (tiga dimensi) dari hipokampus tikus dan memeriksa bagaimana ukuran sinapsis mempengaruhi kapasitas dan efisiensi otak. Dengan melakukan hal tersebut, mereka menemukan sesuatu yang tidak biasa. Pada 10% kasus, sebuah neuron memiliki dua sinapsis yang tersambung pada satu neuron tetangganya. Artinya neuron tersebut mengirimkan dua kopi pesan yang sama pada satu neuron yang sama. Menariknya, dua sinapsis tersebut memiliki perbedaan ukuran hanya sebesar 8%. Hal ini memiliki implikasi yang besar karena semakin besar celah sinapsis, maka dibutuhkan lebih banyak senyawa neurotransmitter sehingga mereka memiliki kemungkinan yang lebih besar untuk menyampaikan sinyal ke sel tetangganya. Variasi 8% tersebut memungkinkan peneliti untuk membuat model matematis yang menunjukkan bahwa sinapsis-sinapsis yang ada di otak memiliki 26 ukuran yang berbeda.

Jumlah variasi ukuran tersebut lebih besar sekitar 10 kali lipat dibandingkan dengan yang diperkirakan sebelumnya. Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyaknya variasi ukuran menyebabkan sinapsis dapat memproses lebih banyak memori, sekitar 4,7 bits.

Sebelumnya ilmuwan memperkirakan bahwa sinapsis hanya bisa memproses 1 atau 2 bits memori dalam satu waktu, suatu perubahan yang kecil. Tapi karena di dalam otak terdapat bertriliun-triliun sinapsis, ilmuwan menyimpulkan bahwa otak memiliki kapasitas sebesar 1 petabyte.

Walaupun penelitian tersebut tidak dilakukan pada otak manusia (tapi pada otak tikus), tetapi peneliti berpendapat bahwa hasil tersebut dapat diadaptasi juga untuk otak manusia. Beberapa neurosaintis juga berkeyakinan bahwa perkiraan tersebut masih lebih kecil. Mereka berpendapat mungkin manusia bisa menyimpan memori sampai sekitar 2-3 petabyte, yang jika kita pikirkan, kapasitas sebesar ini sangatlah besar.

Jadi, intinya adalah jangan menyepelekan kemampuan anda. Yakinlah bahwa anda dapat melakukan sesuatu yang sepertinya sulit untuk dilakukan/dicapai.

Referensi:

Bartol Jr, T. M., Bromer, C., Kinney, J., Chirillo, M. A., Bourne, J. N., Harris, K. M., & Sejnowski, T. J. (2015). Nanoconnectomic upper bound on the variability of synaptic plasticity. Elife, 4, e10778.

(Tulisan diatas pertama kali dipublikasikan di Pustaka Sains pada tanggal 14 Februari 2016)