Sistem yang terlibat dalam fungsi belajar dan memori adalah sistem limbik, serebelum dan korteks. Belajar merupakan proses mendapatkan pengetahuan dan kemampuan tertentu sebagai konsekuensi dari pengalaman, instruksi maupun keduanya. Biasanya proses belajar terkait dengan reward and punishment.Orang cenderung tidak mengulangi suatu perbuatan apabila dia mendapatkan hukuman jika melakukan hal tersebut. Sebaliknya, akan mengulanginya jika dia mendapatkan hadiah dari perbuatannya. Salah satu hal terpenting dari belajar adalah perubahan sikap sebagai hasil dari suatu pengalaman. Apabila belum ada perubahan sikap, berarti proses belajar belum terjadi. ¹

Sementara itu, memori merupakan penyimpanan dari pengetahuan yang telah didapatkan untuk bisa dipanggil kembali (recall). Perubahan pada neuron yang berkaitan dengan retensi atau penyimpanan pengetahuan disebut jejak memori atau memory trace. Pengetahuan yang disimpan oleh otak kita secara umum adalah konsepnya, bukan kata perkata secara spesifik. Nantinya, kita dapat mengekspresikannya dengan kata-kata sendiri.

Penyimpanan informasi yang didapat dilakukan melalui dua tahap, yaitu memori jangka pendek dan panjang. Proses transfer dan penguatan memori jangka pendek menjadi memori jangka panjang disebut sebagai konsolidasi memori.

Perbandingan memori jangka panjang dan pendek adalah sebagai berikut. ¹

Mekanisme penyimpanan memori jangka pendek

Penyimpanan memori jangka pendek berkaitan dengan habituasi dan sensitisasi. Habituasi merupakan pengurangan respon terhadap adanya stimulus yang sama secara berulang, terutama jika tidak ada pengaruh seperti hukuman atau hadiah. Sedangkan sensitisasi merupakan peningkatan respon terhadap stimulus yang ringan menyertai stimulus yang kuat atau berbahaya. Kedua bentuk pembelajaran ini mempengaruhi tempat yang sama dengan cara yang berbeda. Habituasi menekan aktivitas sinaps pada bagian aferen dan eferen sedangkan sensitisasi meningkatkannya.

Habituasi

Saat sebuah potensial aksi tiba pada terminal akon presinaps, kanal Ca²⁺ terbuka sehingga Ca masuk ke dalam sel untuk memicu eksositosis neurotransmiter. Pada habituasi, pembukaan kanal Ca ini tidak terjadi atau berkurang. Habituasi merupakan bentuk proses belajar yang paling umum dan merupakan proses belajar pertama pada bayi. Dengan belajar untuk tidak mengindahkan stimulus tertentu, stimulus-stimulus lain yang lebih penting akan lebih diperhatikan.

Sensitisasi

Berkebalikan dengan habituasi, pada sensitisasi pembukaan kanal kalsium justru meningkat. Oleh karena itu, terjadi peningkatan pelepasan neurotransmiter sehingga potensial postsinaps juga menjadi lebih besar.

Neurotransmiter serotonin dilepaskan dari interneuron yang bersinaps pada terminal presinaps sehingga terjadi peningkatan pelepasan neurotransmiter presinaps sebagai respon atas potensial aksi. Hal tersebut juga memicu aktivasi jalur second messenger cAMP di dalam terminal presinaps yang akan menyebabkan pengeblokan kanal K⁺. Hal tersebut akan memperpanjang potensial aksi pada terminal presinaps mengingat fungsi kanal K⁺ pada repolarisasi terhambat.

Mekanisme potensiasi memori jangka panjang ¹

Dengan potensiasi memori jangka panjang, terjadi modifikasi sebagai akibat peningkatan penggunaan pada sinaps yang akan meningkatan kemampuan neuron presinaps untuk mengeksitasi neuron postsinaps pada masa depan. Dengan begitu, semakin sering digunakan koneksinya akan semakin kuat. Penguatan ini berkaitan dengan pembentukan lebih banyak EPSPs (excitatory postsinaptic potential)s pada neuron postsinaps sebagai respon sinyal kimia dari input excitatory presinaps tertentu. Peningkatan respon eksitatori akan ditranslasikan menjadi lebih banyak potenial aksi yang dikirimkan sepanjang sel postsinaps tersebut ke neuron yang lain. LTP (long term potentiation) ini memerlukan beberapa hari bahkan minggu untuk mengkonsolidasikan memori jangka pendek menjadi jangka panjang. LTP khususnya terjadi pada hipokampus.

Mekanisme yang mendasari LTP ini sebenarnya masih menjadi bahan riset lebih lanjut dan perdebatan. Ada beberapa bentuk LTP, ada yang berasal dari perubahan hanya pada neuron postsinaps maupun pada komponen presinaps atau keduanya.

LTP dimulai saat neuron presinaps melepaskan neurotransmiter eksitatori glutamat sebagai respon atas potensial aksi. Glutamat mengikat dua jenis reseptor pada neuron postsinaps, yaitu reseptor AMPA dan NMDA. Reseptor AMPA merupakan kanal reseptor yang dimediasi oleh kimia yang membuka pada pengikatan glutamat dan menyebabkan masuknya ion Na⁺. Selanjutnya terjadi pembentukan EPSP pada neuron postsinaps.

Reseptor NMDA merupakan kanal-reseptor yang menyebabkan Ca²⁺ dapat masuk saat kanal ini terbuka. Kanal ini tergantung pada pengaruh kimia dan listrik (voltasi). Selain itu, juga bisa tertutup oleh ion magnesium yang secara fisik mengeblok pembukaan kanal pada potensial istirahat.

Pelepasan glutamat pada presinaps dan depolarasasi postsinaps oleh input lain diperlukan untuk membuka kanal NMDA. Gerbang ini membuka pada pengikatan glutamat, namun tidak menyebabkan masuknya Ca²⁺. Hal itu disebabkan oleh tersumbatnya kanal oleh Mg²⁺. Depolarisasi tambahan neuron postsinaps yang dihasilkan oleh EPSP akibat pengikatan glutamat pada reseptor AMPA dibutuhkan untuk mendepolarisasi neuron postsinaps guna memaksa Mg²⁺ keluar dari channel. Oleh karena itu, meskipun glutamat berikatan dengan reseptor NMDA, kanal tersebut tidak akan membuka sampai sel postsinaps terdepolarisasi sebagai akibat aktivitas eksitatori yang lainnya.

Neuron postsinaps dapat terdepolarisasi melalui dua cara yaitu, pengulangan input dari neuron presinaps eksitatori tunggal menghasilkan sumasi temporal EPSPs dari sumbernya. Juga, dengan input eksitatori tambahan dari neuron presinaps lain pada saat yang sama.

Masuknya kalsium setelah ekspulsi Mg²⁺ bermanfaat untuk mengaktifkan jalur second messenger Ca²⁺ pada neuron postsinaps. Jalur second messenger tersebut memicu insersi secara fisik reseptor AMPA tambahan pada membran postsinaps. Peningkatan reseptor AMPA ini mengakibatkan sel postsinaps memperlihatkan respon EPSP yang lebih besar oleh pengaruh pelepasan glutamat dari neuron presinaps. Peningkatan sensitifitas neuron postsinaps terhadap sel presinaps dapat membantu penjagaan LTP.

Selain itu, pada beberapa sinaps, aktivasi second messenger Ca²⁺ pada neuron postsinaps menyebabkan sel tersebut melepaskan parakrin retrograde. Parakrin tersebut akan berdifusi ke neuron presinaps untuk meningkatkan pelepasan glutamat dari neuron presinaps. Mekanisme ini berperan untuk menjaga LTP. Dipercaya bahwa parakrin retrograde tersebut adalah nitrit oxide.

Modifikasi yang terjadi selama LTP tetap dijaga sampai waktu yang lama sesudah aktivitas yang menyebabkan aktivitas ini berhenti. Dengan begitu, informasi dapat ditransmisikan secara lebih efektif saat diaktivasi di masa depan. Jalur antara input presinaps inaktif yang lain dam sel postsinaps yang sama tidak terpengaruh. LTP berkembang sebagai respon aktivitas sering yang melintasi sinaps sebagai hasil input yang repetitif dan letupan yang intens atau respon terhadap hubungan antara letupan satu input dengan input yang lain pada waktu bersamaan.

Etanol pada alkohol dapat mengeblok reseptor NMDA dan memfasilitasi fungsi GABA. Blokade terhadap NMDA menyebabkan orang yang mabuk berat akan mengalami kesulitan untuk mengingat apa yang terjadi pada saat itu. Dengan meningkatkan kerja GABA, yang merupakan neurotransmiter inhibitori mayor, etanol secara umum mensupresi aktivitas CNS.

Mekanisme memori jangka panjang ¹

Jika pada memori jangka pendek terjadi perubahan sementara berupa penguatan sinaps, pada memori jangka panjang terjadi aktivasi gen spesifik yang mengontrol sintesis protein yang dibutuhkan untuk perubahan struktural dan fungsional jangka panjang. Pada hewan coba, didapatkan data bahwa hewan yang mendapatkan lebih banyak interaksi dengan lingkungan menunjukan percabangan dan elongasi yang lebih banyak pada dendrit di sel saraf pada bagian otak yang terlibat dengan penyimpanan memori. Memori jangka panjang kemungkinan disimpan setidaknya dengan pola tertentu dari percabangan dendrit dan kontak sinaps.

Sebenarnya, konversi memori jangka pendek menjadi jangka panjang masih belum jelas. Namun, dipercaya bahwa cAMP akan menginisiasi jalur intraseluler yang akan mengubah gen yang akan menghasilkan asam amino baru . Immediate early genes (IEGs) yang juga berperan pada konsolidasi memori. Gen tersebut akan memicu sintesis protein yang mengkode memori jangka panjang. Selain itu, terdapat juga modifikasi jangka panjang pada pelepasan neurotransmiter oleh kejadian biokimia yang tetap dipertahankan yang awalnya diinisiasi oleh proses memori jangka pendek.

Bagian otak yang mengalami perubahan pada proses belajar dan pembentukan memori tidak hanya substansi abu-abu saja melainkan juga substansi putih otak seperti semakin banyaknya mielin pada sekeliling akson khususnya pada orang dewasa. Neuron menghasilkan neurugulin yang mengatur hal tersebut.  Semakin banyak mielin, kecepatan  konduksi sinyal semakin cepat. Selain itu, beberapa hormon dan neuropeptida juga dapat mempengaruhi proses belajar dan memori.

Memory trace ¹

Secara umum, tidak ada pusat memori tunggal pada otak. Neuron yang terlibat dalam jejak memori tersebar pada regio kortikal dan subkortikal otak. Daerah yang paling utama adalah hippokampus dan struktur asosiasi lobus temporal medial, sistem limbik, cerebellum, korteks prefrontal, dan area lain pada korteks serebri.

Hipocampus

Hipokampus merupakan bagian dari sistem limbik yang berperan penting dalam memori jangka pendek yang melibatkan berbagai stimulus yang berkaitan. LTP terjadi pada area ini. Hipokampus juga berperan dalam konsolidasi menjadi memori jangka panjang. Hipokampus dipercaya sebagai tempat penyimpanan memori jangka panjang sementara sebelum akhirnya dikirimkan ke bagian korteks lain untuk penyimpanan memori secara permanen.

Hipokampus dan regio di sekelilingnya berperan penting dalam declarative memori. Memori ini berkaitan dengan ‘what’ memori mengenai orang, tempat, fakta, dan kejadian yang seringkali dihasilkan sesudah satu kali pengalaman. Memori ini dapat dideklarasikan atau dibuat kalimat seperti “Saya melihat menara eiffel tahun lalu”. Memori ini juga dapat dibagi menjadi memori semantik (berkaitan dengan fakta) dan memori episodik (berkaitan dengan kejadian dalam kehidupan).

Cerebellum

Cerebellum berkaitan erat dengan memori mengenai prosedur yang melibatkan kemampuan motorik yang didapatkan melalui latihan berulang (misalnya berlatih tari secara rutin). Berbeda dengan declarative memori, memori prosedural ini dapat dibawa atau dikeluarkan tanpa usaha atau sadar.

Korteks prefrontal

Korteks ini berkaitan erat dengan penyusunan kemampuan reasoning complex yang berkaitan dengan memori yang sedang bekerja. Korteks prefrontal berperan sebagai tempat penyimpanan sementara untuk menahan data yang relevan serta bertanggungjawab terhadap fungsi eksekusi yang melibatkan manipulasi dan integrasi informasi seperti perencanaan, penentuan prioritas, problem solving, dan aktivitas organisasi. Fungsi complex reasoning ini juga melibatkan kerja sama dengan semua regio sensoris otak yang terhubung dengan korteks prefrontal melalui koneksi saraf. Kecerdasan seseorang kemungkinan besar ditentukan oleh kapasitas working memory nya untuk menahan dan menghubungkan bermacam bermacam data yang relevan.

Tips untuk meningkatkan memori ²

Meskipun neuron baru berkembang selama kehidupan, otak manusia akan mencapai ukuran maksimal pada sekitar awal usia 20-an tahun dan mulai berkurang volumenya secara sangat lambat. Aliran darah ke otak juga berkurang. Namun, banyak studi yang menemukan bahwa otak tetap mampu kembali bertumbuh, mempelajari dan memperoleh fakta baru serta kemampuan tertentu sepanjang hidup, terutama pada orang yang mendapatkan latihan secara teratur dan sering mendapatkan stimulasi intelektual. Oleh karena itu, terdapat variasi pada individu mengenai kemampuan kognitif. Ada yang berkembang semakin baik, konstan, ada pula yang menurun kemampuannya.

Memori semantik yang merupakan kemampuan untuk merecall konsep dan fakta umum yang tidak berkaitan dengan pengalaman tertentu, terus meningkat untuk kebanyakan orang tua. Termasuk vocabulary dan pengetahuan mengenai bahasa. Sementara itu, procedural memory biasanya akan tetap sama. Memori yang kemungkinan menurun yaitu memori episodik. Tipe fungsi otak yang berkurang sedikit atau pelan di antaranya adalah pemprosesan memori dan mempelajari sesuatu yang baru serta melakukan lebih dari satu tugas pada saat tertentu dan berpindah fokus pada beberapa tugas.

Meskipun begitu, sebenarnya kebanyakan orang tidak mengalami kehilangan memori yang sampai mengganggu kemampuannya untuk hidup secara normal. Kepercayaan terhadap mitos bahwa orang tua akan mengalami pikun justru akan mengganggu karena akan memicu rasa malas atau rendah diri untuk mengingat. ³

Selain disebabkan oleh penyebab yang berat seperti alzheimer dan tipe demensia lain, masalah memori juga bisa disebabkan oleh:

• Rasa cemas
• Dehidrasi
• Depresi
• Infeksi
• Efek samping medikasi
• Nutrisi buruk
• Stres psikologis
• Penyalahgunaan subtansi
• Ketidakseimbangan tiroid

Berikut ini adalah tips untuk menjaga dan meningkatkan memori: ^3,4

• Sosialisasi: berpartisipasi dalam kehidupan sosial dan aktivitas komunitas dapat meningkatkan mood dan fungsi memori.
• Tertawa: Tidak seperti respon emosi, yang terbatas terhadap area spesifik otak, tertawa melibatkan area multiple pada keseluruhan otak. Selain itu, mendengarkan humor akan mengaktivasi bagian otak yang berperan dalam proses belajar dan kreativitas. Tertawa juga bisa membatu orang berpikir lebih luas dan berasosiasi dengan lebih bebas.
• Tetap bergerak: Aktivitas fisik dan olahraga, seperti berjalan cepat, akan menaikan dan menjaga kerja otak. Olahraga dapat meningkatkan oksigen ke otak dan mengurangi resiko kelainan yang memicu kehilangan memori seperti diabetes dan penyakit kardiovaskular. Olahraga juga meningkatkan efek kimia otak yang membantu melindungi sel otak.
• Tidur: Saat kekurangan tidur, otak tidak bisa beroperasi dengan kapasitas penuh. Kreativitas, kemampuan pemecahan masalah dan kemampuan berpikir kritis dapat terganggu. Tidur juga penting untuk konsolidasi memori, terutama pada tidur tahap yang paling dalam.
• Melatih otak: Menggunakan strategi mnemonic untuk mengingat nama akan mengingkatkan proses belajar dan memori. Mnemonic merupakan trik dan teknik untuk mengingat informasi yang sulit di recall; misalnya “Mejikuhibiniu” untuk mengingat nama pelangi.
• Melihat dan mendengar: Jika memiliki gangguan penglihatan dan atau pendengaran, disarankan untuk mengenakan kacamata atau alat bantu dengar. Juga, pastikan mata dan alat pendengaran teruji secara reguler.
• Menjaga kontrol dan kepercayaan diri mengenai memori: Jangan mengasumsikan bahwa sedikitnya memori berarti mengalami demensia. Untuk menjaga kepercayaan diri, bisa digunakan alat pembantu memori.
• Menghindari distraksi yang merusak perhatian: Distraksi dapat bermakna luas dari mencoba untuk melakukan beberapa hal sekaligus sampai kebisingan pada background. Bahkan pikiran kita sendiri bisa menjadi sebuah distraksi terhadap perhatian kita.
• Makan makanan yang meningkatkan fungsi otak: Untuk kesehatan otak, kita tidak hanya memperhatikan apa yang kita makan melainkan juga apa yang tidak kita makan. Makanan yang bagus untuk otak di antaranya adalah omega 3, membatasi lemak jenuh, makan lebih banyak buah dan sayuran. Meminum alkohol dengan tidak berlebihan (satu gelas perhari untuk wanita dan 2 untuk pria) ternyata meningkatkan memori dan kognitif. Namun, jika berlebihan justru bisa membunuh sel otak. Anggur merah mengandung resveratrol yang dapat meningkatkan aliran darah di otak dan mengurangi resiko penyakit alzheimer. Resveratrol juga bisa ditemukan pada jus anggur, jus cranberry, anggur segar dan beri serta kacang.

Beberapa hal yang bisa menjadi alat bantu memori di antaranya adalah:

• Membuat ‘to do list’
• Menetapkan rutinitas
• Jangan terburu-buru
• Memastikan alat-alat atau benda pada tempatnya
• Menggunakan asosiasi
• Tandai informasi baru
• Kalendar