Otak manusia sangat kompleks sehingga otak ilmiah kesulitan memahaminya. Sebuah jaringan saraf seukuran butiran pasir mungkin penuh dengan ratusan ribu sel yang terhubung oleh mil jaringan. Pada tahun 1979, Francis Crick, ilmuwan pemenang Nobel, menyimpulkan bahwa anatomi dan aktivitas dalam sekeping kubik milimeter materi otak akan selalu melebihi pemahaman kita. “Tidak ada gunanya meminta hal yang tidak mungkin,” tulis Dr. Crick. Empat puluh enam tahun kemudian, tim lebih dari 100 ilmuwan telah mencapai hal yang tidak mungkin itu, dengan merekam aktivitas seluler dan memetakan struktur dalam sekeping kubik milimeter otak tikus – kurang dari satu persen dari volumenya yang sesungguhnya. Dalam mencapai prestasi ini, mereka mengumpulkan 1,6 petabyte data – setara dengan 22 tahun video definisi tinggi tanpa henti. “Ini adalah tonggak sejarah,” kata Davi Bock, seorang ahli saraf di Universitas Vermont yang tidak terlibat dalam studi tersebut, yang diterbitkan Rabu dalam jurnal Nature. Dr. Bock mengatakan bahwa kemajuan yang membuatnya memungkinkan untuk memetakan sebuah kubik milimeter otak menguntungkan tujuan baru: memetakan kabel dari seluruh otak tikus. “Ini sepenuhnya bisa dilakukan, dan saya pikir itu layak dilakukan,” katanya. Sudah lebih dari 130 tahun sejak ilmuwan saraf Spanyol Santiago Ramón y Cajal pertama kali melihat neuron-individu di bawah mikroskop, mengamati bentuk cabangnya yang unik. Generasi ilmuwan kemudian menemukan banyak detail tentang bagaimana neuron mengirim puncak tegangan ke bawah lengan panjang, disebut akson. Setiap akson berhubungan dengan cabang kecil, atau dendrit, dari neuron sebelahnya. Beberapa neuron merangsang tetangga mereka untuk menembakkan puncak tegangan mereka sendiri. Beberapa meredam neuron lainnya. Pikiran manusia entah bagaimana muncul dari percampuran ini dari rangsangan dan inhibisi. Tetapi bagaimana itu terjadi tetap menjadi misteri besar, sebagian besar karena ilmuwan hanya bisa mempelajari beberapa neuron sekaligus. Dalam beberapa dekade terakhir, kemajuan teknologi telah memungkinkan ilmuwan untuk memulai memetakan otak mereka secara keseluruhan. Pada tahun 1986, peneliti Inggris menerbitkan rangkaian cacing kecil, terdiri dari 302 neuron. Dalam tahun-tahun berikutnya, peneliti memetakan otak yang lebih besar, seperti 140.000 neuron dalam otak lalat. Bisakah impian tidak mungkin Dr. Crick menjadi mungkin setelah semua? Pada tahun 2016, pemerintah Amerika mulai mencanangkan upaya $100 juta untuk memindai sekeping kubik milimeter otak tikus. Proyek – yang disebut Machine Intelligence from Cortical Networks, atau MICrONS – dipimpin oleh para ilmuwan di Allen Institute for Brain Science, Universitas Princeton, dan Baylor College of Medicine. Para peneliti memusatkan perhatian pada bagian otak tikus yang menerima sinyal dari mata dan merekonstruksi apa yang dilihat hewan itu. Dalam tahap pertama penelitian, tim merekam aktivitas neuron di daerah tersebut saat menunjukkan video tikus tentang berbagai lanskap. Para peneliti kemudian membedah otak tikus dan menyiram kubik milimeter dengan bahan pengeras. Kemudian mereka mengupas 28.000 iris dari blok jaringan, menangkap gambar dari masing-masing. Komputer dilatih untuk mengenali garis-garis sel dalam setiap iris dan menghubungkan iris tersebut menjadi bentuk tiga dimensi. Secara keseluruhan, tim memetakan 200.000 neuron dan jenis sel otak lainnya, bersama dengan 523 juta koneksi saraf. Bagi Nuno da Costa, seorang biolog di Allen Institute dan salah satu pemimpin proyek, hanya dengan melihat sel-sel tersebut membentuk bentuknya di layar komputernya membuatnya terpesona. “Neuron ini benar-benar memukau – itu memberi saya kesenangan,” katanya. Untuk memahami bagaimana jaringan neuron ini berfungsi, Dr. da Costa dan rekan-rekannya memetakan aktivitas yang telah direkam saat tikus melihat video. “Bayangkan bahwa Anda datang ke pesta yang dihadiri oleh 80.000 orang, dan Anda bisa sadar akan setiap percakapan, tetapi Anda tidak tahu siapa yang berbicara dengan siapa,” kata Dr. da Costa. “Dan sekarang bayangkan bahwa Anda memiliki cara untuk mengetahui siapa yang berbicara dengan siapa, tetapi Anda tidak tahu apa yang mereka katakan. Jika Anda memiliki kedua hal ini, Anda dapat menceritakan kisah yang lebih baik tentang apa yang terjadi di pesta.” Menganalisis data, para peneliti menemukan pola dalam kabel otak yang luput dari perhatian sampai sekarang. Mereka mengidentifikasi jenis-jenis neuron penghambat yang berbeda, misalnya, yang hanya terhubung ke jenis neuron tertentu lainnya. “Ketika Anda mempelajari otak, tampaknya agak tak berharap – ada begitu banyak koneksi dan kompleksitas yang begitu besar,” kata Mariela Petkova, seorang biophysicist di Harvard yang tidak terlibat dalam proyek MICrONS. “Menemukan aturan kabel adalah kemenangan. Otak jauh lebih rapi daripada yang orang pikirkan,” katanya. Banyak peneliti MICrONS sekarang ikut serta dalam proyek yang lebih besar: memetakan seluruh otak tikus. Dengan volume 500 kubik milimeter, otak penuh akan memakan waktu beberapa dekade atau abad untuk dipetakan dengan metode saat ini. Para ilmuwan harus menemukan trik tambahan agar bisa menyelesaikan proyek dalam satu dekade. “Apa yang sudah mereka lakukan untuk sampai di sini adalah penuh pengorbanan,” kata Gregory Jefferis, seorang ahli saraf di Universitas Cambridge yang tidak terlibat dalam proyek MICrONS. “Tapi kita masih punya gunung yang harus didaki.” Forrest Collman, anggota proyek MICrONS di Allen Institute, optimis. Dia dan rekan-rekannya baru-baru ini menemukan bagaimana membuat potongan-potongan sangat tipis dari seluruh otak tikus. “Beberapa hambatan ini mulai runtuh,” kata Dr. Collman. Tetapi otak kita sendiri, yang sekitar seribu kali lebih besar dari otak tikus, menimbulkan tantangan yang jauh lebih besar, tambahnya. “Otak manusia saat ini terasa di luar jangkauan yang mungkin,” katanya. “Kita tidak akan ke sana dalam waktu dekat.” Tetapi Sebastian Seung, seorang ahli saraf di Princeton dan anggota proyek MICrONS, mencatat bahwa otak tikus dan otak manusia cukup mirip sehingga peneliti mungkin bisa menemukan petunjuk yang bisa membantu mereka menemukan obat untuk mengobati gangguan psikologis dengan efektif tanpa menimbulkan efek samping yang merugikan. “Metode kita saat ini untuk memanipulasi sistem saraf sangat kasar,” kata Dr. Seung. “Anda memasukkan obat, dan itu akan ke mana-mana,” tambahnya. “Tapi bisa benar-benar masuk dan memanipulasi jenis sel – itu presisi.” Upaya memetakan seluruh otak tikus didukung oleh pendanaan dari program National Institutes of Health yang berjalan lama yang disebut inisiatif BRAIN. Tetapi masa depan usaha ini belum pasti. Tahun lalu, Kongres memotong pendanaan untuk inisiatif BRAIN sebesar 40 persen, dan bulan lalu Presiden Trump menandatangani undang-undang yang memotong dukungan sebesar 20 persen. Dr. Bock mencatat bahwa upaya pemetaan otak seperti MICrONS memakan waktu bertahun-tahun, sebagian karena mereka memerlukan penemuan teknologi dan perangkat lunak baru sepanjang jalan. “Kita memerlukan konsistensi dan prediktabilitas pendanaan sains untuk mewujudkan tujuan jangka panjang ini,” kata Dr. Bock.