Para peneliti di Penn State melaporkan bahwa mengencangkan otot perut dapat mentransmisikan tekanan melalui jaringan vena di sepanjang tulang belakang, yang menyebabkan otak bergeser sedikit di dalam tengkorak pada tikus. Tim peneliti menyatakan bahwa simulasi komputer menunjukkan pergerakan ini dapat membantu mendorong aliran cairan serebrospinal yang dianggap mendukung pembuangan limbah, sehingga memberikan satu penjelasan mekanis yang memungkinkan mengapa aktivitas dan olahraga sehari-hari dikaitkan dengan kesehatan otak.
Para ilmuwan di Penn State menyatakan bahwa mereka telah mengidentifikasi jalur mekanis yang menghubungkan gerakan tubuh biasa dengan pergerakan halus otak di dalam tengkorak.
Dalam studi yang diterbitkan secara daring pada 27 April di Nature Neuroscience, para peneliti melaporkan bahwa ketika otot perut berkontraksi, otot tersebut menekan pembuluh darah yang terhubung ke sumsum tulang belakang dan otak. Tekanan yang dihasilkan dapat ditransmisikan melalui pleksus vena vertebral—jaringan vena yang menghubungkan perut ke rongga tulang belakang—yang menyebabkan pergeseran kecil pada otak di dalam tengkorak.
Patrick Drew, seorang profesor di Penn State dengan spesialisasi yang mencakup ilmu dan mekanika teknik, bedah saraf, biologi, dan teknik biomedis, membandingkan proses ini dengan sistem hidrolik di mana otot perut bertindak sebagai pompa. Ia mengatakan bahwa tindakan kecil sekalipun—seperti mengencangkan otot inti sebelum berdiri atau melangkah—mungkin cukup untuk menghasilkan efek tersebut.
Untuk mengamati fenomena ini, tim peneliti menggunakan mikroskop dua foton dan mikrotomografi terkomputasi untuk mempelajari tikus saat mereka bergerak. Mereka melaporkan bahwa otak bergeser tepat sebelum hewan tersebut bergerak, segera setelah otot perut menegang untuk memulai gerakan.
Untuk menguji apakah tekanan perut itu sendiri yang mendorong efek tersebut, para peneliti memberikan tekanan lembut dan terkontrol pada perut tikus yang dibius ringan, tanpa gerakan lain. Mereka mengatakan bahwa hal ini tetap menyebabkan pergerakan otak, dan otak mulai kembali ke posisi dasarnya ketika tekanan dilepaskan.
“Penting untuk dicatat bahwa otak mulai bergerak kembali ke posisi dasarnya segera setelah tekanan perut dilepaskan,” kata Drew.
Setelah memastikan bahwa kontraksi perut dapat mendorong pergerakan otak, tim menggunakan simulasi komputer untuk mengeksplorasi bagaimana pergerakan tersebut dapat memengaruhi pergerakan cairan serebrospinal (CSF). Francesco Costanzo, seorang profesor Penn State yang memimpin pekerjaan pemodelan, mengatakan bahwa kelompok tersebut menyederhanakan masalah dengan menganggap struktur otak seperti spons.
“Sesuai dengan gagasan otak sebagai spons, kami juga menganggapnya sebagai spons kotor—bagaimana cara membersihkan spons kotor?” kata Costanzo. “Anda menjalankannya di bawah keran dan memerasnya.”
Para peneliti menyatakan bahwa simulasi mereka menunjukkan bahwa pergerakan otak yang dipicu oleh kontraksi perut dapat membantu mendorong aliran cairan di dalam dan sekitar otak—pergerakan yang secara luas dianggap penting untuk membersihkan produk limbah. Drew menambahkan bahwa temuan ini dibangun berdasarkan penelitian sebelumnya tentang bagaimana proses yang berhubungan dengan tidur dan perubahan seperti hilangnya neuron berkaitan dengan waktu aliran CSF.
Para penulis mengingatkan bahwa diperlukan lebih banyak penelitian untuk menentukan bagaimana mekanisme ini berlaku pada manusia. Namun, mereka berpendapat bahwa hasil tersebut menawarkan cara yang masuk akal bagaimana aktivitas sehari-hari dapat berkontribusi pada kesehatan otak.
“Penelitian kami menunjukkan bahwa sedikit gerakan itu baik, dan itu bisa menjadi alasan lain mengapa olahraga baik untuk kesehatan otak kita,” kata Drew.
