Ketika tidur, sinaps-sinaps di otak menyusut, beristirahat, dan bersiap untuk kembali bekerja dan membangun memori untuk keesokan harinya. Studi yang diterbitkan oleh jurnal Science ini menemukan bahwa sinaps otak menyusut hampir sebanyak 20 persen setiap waktu tidur, dan hal ini terjadi untuk normalisasi kekuatan sinaps pada saat bangun tidur, untuk belajar mengenai hal baru. Mengapa manusia membutuhkan tidur adalah hal yang nampak jelas: tanpa tidur kita akan lelah dan otak kita tidak berfungsi dengan baik. Setelah tidur di malam hari dengan baik, tubuh dan otak menjadi segar kembali dan fungsi-fungsi tubuh kembali normal. Pada saat episode bangun, otak harus belajar mengenai lingkungan sekitar dan oleh karena itu ia membutuhkan koneksi sinaps yang kuat. Hal ini meningkatkan kebutuhan seluler untuk persediaan energi, mengurangi rasio signal-to-noise, dan penyerapan pembelajaran. Saat tidur, aktivitas spontan melakukan normalisasi terhadap kekuatan sinaps dan mengembalikan homeostasis seluler.¹ Tanpa mekanisme homeostasis sinaps pada saat tidur seperti ini, sinaps-sinaps di otak dapat terbebani terlalu banyak dan menjadi terlalu penuh–seperti outlet listrik yang terlalu banyak dipasangi peralatan. Ketika sedang bangun, sinaps di otak sibuk dengan berbagai pembelajaran baru dari lingkungan. Saat tidur, kita terbebas dari stimulus dari lingkungan luar, dan hal ini dimanfaatkan otak untuk kembali menyegarkan diri guna menerima informasi baru ketika bangun. Pada tahun 2003, Dr. Chiara Cirelli dan Dr. Giolio Tononi dari University of Wisconsin-Madison, memperkenalkan hipotesis homeostasis sinaps ini. Sekarang mereka adalah co-author dari penelitian ini, dan bekerja dengan mengamati pengisutan sinaps yang terrjadi pada saat tikus tidur. Mereka mengamati ukuran dari beribu-ribu sinaps otak tikus selama empat tahun secara manual melalui mikroskop elektron block-face scanning. Para peneliti juga melakukan isolasi terhadap sinaps tikus yang tidur dan terjaga dan mengukur level dari protein. Mereka juga menandai beberapa reseptor dengan molekul fluoresen dan melacak molekul tersebut pada tikus. Dengan kedua teknik itu, mereka menemukan bahwa banyak reseptor termasuk reseptor AMPA yang menandakan kekuatan sinaps, ternyata menunjukkan level yang lebih tinggi pada saat bangun. Hal yang menarik adalah, tidak semua sinaps mengalami penurunan ukuran. Terdapat 20% dari sinaps di otak yang tetap berukuran sama pada saat tidur, yaitu sinaps-sinaps yang berukuran besar. Fitur ini mungkin merepresentasikan penanda struktural dari sinaps dan sirkuit memori yang berhubungan, memori yang paling stabil atau sangat penting. Segala hasil yang ditemukan pada penelitian ini mendukung hipotesa peneliti bahwa fungsi inti dari tidur adalah untuk normalisasi kembali kekuatan sinaps melalui pengisutan pada saat tidur. Analisis menyeluruh dari alasan di balik hal ini masih terbatas akibat sampel percobaan yang terbatas. Walau begitu, peneliti menuliskan bahwa perubahan ukuran pada siklus tidur/bangun kemungkinan besar merupakan fenomena yang umum, tanpa membedakan spesies, regio otak, dan mekanisme plastisitas yang spesifik.  

Referensi:

1. Tononi, Giulio, and Chiara Cirelli. “Sleep and the Price of Plasticity: From Synaptic and Cellular Homeostasis to Memory Consolidation and Integration.”Neuron 1 (2014): 12–34. PMC. Web. 9 Feb. 2017.