Siswa Taiwan Raih Emas Sains lewat Penelitian Kecoa Tanpa Kepala dan Perilaku Tungkai Hantu

Eksperimen di kamar mandi mengantarkan beasiswa NT$400.000

Xu Yi-chen memelihara lebih dari 100 kecoa di rumah dan melakukan sebagian besar penelitiannya di kamar mandi keluarga. Pertanyaannya tidak biasa: apakah seekor serangga akan tetap berusaha membersihkan bagian tubuhnya setelah bagian itu diangkat?

Siswi Taipei Municipal Zhongshan Girls High School itu menemukan bahwa kecoa tanpa kepala atau antena tetap melakukan gerakan membersihkan tubuh secara terkoordinasi ke arah lokasi bagian tubuh yang telah hilang. Pengamatannya mengantarkan Xu meraih satu dari dua medali emas pada Macronix Science Award ke-25, yang dianugerahkan pada 7 November 2026, sekaligus beasiswa NT$400.000.

Medali emas lainnya diraih siswa Chiayi Senior High School, Xu Weicheng dan Tu Chenghong, yang meneliti bagaimana udang renik air asin yang berenang mengubah bentuk permukaan air. Proyek mereka bermula dari pakan hidup untuk ikan guppy dan berkembang menjadi penelitian yang dapat membantu memantau kondisi dalam akuakultur.

Dua karya pemenang itu terpilih dari lebih dari 800 tim yang mewakili 168 sekolah. Keduanya menunjukkan bagaimana pengamatan saksama terhadap hewan yang akrab dapat memunculkan pertanyaan tentang dua sistem yang sangat berbeda: saraf yang mengoordinasikan gerakan dan gaya yang membentuk air yang bergerak.

Gerakan yang tetap dilakukan kecoa

Xu meneliti kecoa Amerika dengan merekam video dan menganalisis gerakan mereka secara kuantitatif untuk menyusun model gerakan. Rekaman itu memungkinkannya mengamati perubahan perilaku serangga, alih-alih hanya mengandalkan pengamatan langsung.

Kecoa rutin membersihkan diri untuk menjaga tubuhnya tetap bersih. Xu mengamati bahwa setelah kepala atau antenanya diangkat, serangga itu tetap dapat mengarahkan gerakan membersihkan tubuh ke bagian yang hilang. Kecoa tanpa kepala juga melengkungkan punggung dan menggerakkan kaki belakang ke depan, menuju posisi kepala sebelumnya.

Perilaku itu menarik perhatiannya karena melibatkan koordinasi. Beberapa bagian tubuh bergerak dalam pola yang berkaitan dengan tindakan membersihkan lokasi tertentu. Xu menafsirkan perilaku tersebut sebagai pemanfaatan pengalaman sensorik sebelumnya, dengan sistem saraf menyimpan informasi tentang lokasi bagian tubuh yang pernah ada.

Proyeknya, berjudul "Apakah Kecoa Tanpa Kepala Masih Memiliki Tungkai Hantu? Menelusuri Sifat Teori Matriks Neural melalui Perilaku Membersihkan Diri pada Kecoa," menggunakan perilaku tersebut untuk menyelidiki cara sistem saraf hewan menyimpan dan menjalankan pola gerakan.

Bagaimana gerakan dapat berlanjut tanpa kepala

Penjelasan Xu berpusat pada struktur yang disebut ganglion toraks. Ganglion adalah kumpulan sel saraf; ganglion toraks terletak di toraks serangga, bagian tengah tubuh tempat kaki menempel.

Sistem saraf serangga membagi sebagian fungsi kendali di antara kumpulan sel tersebut. Karena itu, ganglion otak di kepala bekerja bersama pusat saraf lain di bagian tubuh. Dari pengamatannya, Xu menyimpulkan bahwa sebagian mekanisme yang mengarahkan gerakan membersihkan diri berada di ganglion toraks.

Ia menggambarkan mekanisme itu sebagai generator pola sentral. Sederhananya, ini adalah jaringan sel saraf yang dapat mengatur urutan gerakan berulang. Alih-alih memerlukan instruksi baru untuk setiap gerakan kaki, jaringan tersebut dapat membantu menghasilkan pola yang terkoordinasi.

Gerakan melengkungkan punggung dan mengayunkan kaki ke depan pada kecoa tanpa kepala mendorong Xu mengajukan dugaan bahwa beberapa pola membersihkan diri dapat dimulai tanpa ganglion otak. Kesimpulannya berkaitan dengan bagaimana kendali gerakan itu tersebar dalam sistem saraf kecoa.

Mengapa penelitian ini menyinggung tungkai hantu

Pengalaman tungkai hantu pada manusia melibatkan sensasi yang berkaitan dengan tungkai yang sudah tidak ada. Xu menggunakan perbandingan ini untuk menjelaskan tindakan yang dapat diamati: kecoa membersihkan lokasi tempat bagian tubuhnya pernah berada.

Penafsirannya juga mencakup propriosepsi, yaitu indra yang membantu hewan melacak posisi bagian tubuhnya. Manusia menggunakan indra ini saat menggerakkan lengan tanpa melihatnya. Bagi kecoa, informasi tentang posisi kaki dan tubuh membantu mengoordinasikan gerakan membersihkan diri.

Xu menyimpulkan bahwa ganglion toraks menyimpan hubungan spasial yang berkaitan dengan indra tersebut. Dengan kata lain, jaringan saraf itu tampaknya mempertahankan peta kerja tubuh, termasuk lokasi yang masih dapat dituju oleh gerakan membersihkan diri.

Ia mengaitkan penafsiran itu dengan teori matriks neural, yang menjelaskan bagaimana jaringan sel saraf membentuk representasi internal tubuh. Laporan yang tersedia menyebutkan perekaman video dan analisis kuantitatif, tetapi tidak memuat metode eksperimen lengkap, jumlah sampel keseluruhan, jumlah serangga dalam setiap kelompok eksperimen, kelompok kontrol, ataupun hasil statistik.

Siswi di balik eksperimen yang tak biasa

Xu melakukan sebagian besar eksperimennya di kamar mandi rumah. Memelihara dan mengamati begitu banyak kecoa pun menjadi bagian dari kesehariannya. Ia menyebut masa penelitian itu sebagai kenangan yang berkesan dan mengatakan ingin menekuni lebih banyak penelitian dasar.

Xu, peraih medali emas dari Zhongshan Girls High School, mengungkapkan rasa sayangnya kepada hewan penelitiannya dengan ungkapan singkat, diterjemahkan dari bahasa Mandarin:

Sangat lucu.

Namun, ia kurang menyukai baunya. Komentarnya memberikan sisi personal pada penelitian yang bertumpu pada pengamatan terperinci terhadap hewan yang banyak dihindari orang.

Tantangan ilmiahnya adalah mengubah pengamatan tersebut menjadi sesuatu yang dapat dikaji secara sistematis. Perekaman video dan pengukuran gerakan menjembatani temuan tindakan tak terduga dengan upaya menjelaskan sirkuit saraf yang mendasarinya.

Udang renik air asin menunjukkan perubahan pada permukaan air

Bagi siswa Chiayi, Xu Weicheng dan Tu Chenghong, penelitian itu bermula dari pemberian pakan kepada anak ikan guppy. Udang renik air asin yang digunakan sebagai pakan hidup berkumpul di bawah cahaya setelah dituang ke dalam akuarium, sehingga para siswa tertarik meneliti gerakan mereka menuju sumber cahaya.

Respons ini disebut fototaksis, yakni gerakan mendekati atau menjauhi cahaya. Tim tersebut meneliti bagaimana kelompok udang yang berenang menuju sumber cahaya menggerakkan air di sekitarnya dan mengubah permukaan air.

Dengan menggunakan mikroskop, para siswa mengamati aliran air dan perubahan bentuk meniskus. Meniskus adalah permukaan cairan yang melengkung, seperti sedikit tonjolan atau cekungan yang terlihat saat air bersentuhan dengan sisi wadah.

Para siswa menemukan hubungan antara aktivitas hewan dan bentuk permukaan air. Mereka juga melaporkan bahwa cahaya yang lebih terang dan jumlah udang yang lebih banyak berkaitan dengan berkurangnya tekanan ke bawah pada permukaan air.

Tu mengatakan suhu yang lebih rendah mengurangi aktivitas udang, sehingga meniskus pun berubah. Proyek tersebut menghubungkan tiga hal yang dapat diamati bersamaan: kondisi lingkungan, gerakan hewan, dan bentuk permukaan air di atasnya.

Apakah penelitian udang ini dapat membantu pembudi daya ikan?

Tim Chiayi berharap temuan mereka dapat mendukung pemantauan akuakultur. Pendekatan yang diusulkan akan menggunakan perubahan pada permukaan air sebagai sinyal bahwa kondisi lingkungan hewan perlu diperhatikan.

Bagi pembudi daya, manfaat praktisnya adalah peringatan dini tentang kondisi pemeliharaan yang tidak mendukung. Proyek itu mengarah pada pemantauan perubahan kualitas air atau kadar oksigen terlarut yang tidak biasa, yakni oksigen di dalam air yang digunakan hewan akuatik untuk bernapas.

Eksperimen suhu memberikan contoh konkret rangkaian yang diusulkan: kondisi lebih dingin mengurangi aktivitas udang, perubahan gerakan renang mengubah pergerakan air, lalu bentuk permukaannya berubah. Sistem pemantauan yang dibangun berdasarkan hubungan itu bertujuan membuat respons biologis kecil lebih mudah terdeteksi.

Dengan demikian, kedua proyek peraih medali emas menggunakan gerakan sebagai sumber informasi. Xu meneliti gerakan kaki untuk menyelidiki kendali saraf, sedangkan para siswa Chiayi meneliti gerakan renang dan air untuk memahami lingkungan hewan. Setiap karya pemenang menerima beasiswa NT$400.000, sehingga total kedua penghargaan emas mencapai NT$800.000.

Siswa lain meneliti angin kereta dan pengumpulan kabut

Li Meng-che, siswa Affiliated Senior High School of National Taiwan Normal University, mendapat inspirasi dari angin yang dirasakannya saat bepergian dengan metro. Proyeknya meneliti efek piston terowongan, yaitu fenomena ketika kereta yang bergerak mendorong udara melewati terowongan tertutup.

Bekerja bersama guru Li Po-han, ia meminta izin kepada otoritas metro Taipei lalu mengukur aliran udara dan kecepatan angin. Ia mengusulkan penggunaan turbin angin vertikal untuk menangkap sebagian energi itu. Perkiraan awalnya menunjukkan bahwa potensi listrik di satu stasiun cukup untuk mengisi penuh 300 bank daya portabel setiap hari. Proyek ini meraih penghargaan keunggulan.

Medali perak diraih tim Hualien Senior High School yang menggabungkan gagasan dari tonjolan pada punggung serangga penangkap kabut dan alur pada pakis. Para siswa menggunakan pencetakan 3D untuk membuat panel pengumpul yang dirancang menangkap tetesan kabut.

Tim tersebut melaporkan bahwa eksperimen mereka berhasil mengumpulkan lebih banyak air dibandingkan jaring pengumpul kabut komersial. Seperti proyek angin kereta, penelitian ini mengamati suatu efek fisik dan menjajaki pemanfaatan praktisnya.

Guru dan sekolah turut mendapat penghargaan

Empat lembaga menerima penghargaan sekolah: Hualien Senior High School, Affiliated Senior High School of National Taiwan Normal University, Lishan Senior High School, dan Chiayi Senior High School. Trofi mereka dibuat oleh seniman Hu Tung-min.

Penghargaan kontribusi khusus untuk guru diberikan kepada Wu Shu-hsu, Yang Chen-tse, dan Li Po-han. Li telah membimbing 122 tim siswa dalam kompetisi dan menerima penghargaan tersebut untuk kedua kalinya, menunjukkan besarnya peran pendampingan guru di balik proyek masing-masing siswa.

Wakil Menteri Pendidikan Liu Guowei mengatakan partisipasi tahun ini meluas, mencakup sekolah menengah kejuruan dan sekolah Taiwan di luar negeri, selain sekolah menengah umum. Ia menyebut kompetisi ini sebagai ajang bagi siswa untuk menunjukkan kemampuan riset dan bagi universitas untuk menemukan talenta.

Liu juga mengaitkan pendidikan sains dengan upaya Taiwan mempertahankan kaum muda berbakat. Ia menyerukan kerja sama antara pemerintah, universitas, dan industri untuk meningkatkan peluang, mulai dari pendidikan dan penelitian hingga pekerjaan dan kewirausahaan.

Menteri Dewan Sains dan Teknologi Nasional Wu Cheng-wen menyampaikan pesan rekaman yang mendorong eksperimen praktis dan kreativitas. Ketua Macronix Education Foundation, Wu Minqiu, mengatakan yayasan akan terus mendukung talenta sains. Ia juga berharap teknologi semikonduktor dapat berkontribusi pada produk medis yang melindungi dan membantu masyarakat.

Poin Penting

• Xu Yi-chen meraih medali emas pada Macronix Science Award ke-25 berkat penelitian tentang gerakan membersihkan diri pada kecoa setelah kepala atau antenanya diangkat.
• Pengamatannya mendorong Xu menduga bahwa jaringan saraf toraks menyimpan informasi spasial dan membantu mengoordinasikan gerakan membersihkan diri tanpa ganglion otak.
• Siswa Chiayi, Xu Weicheng dan Tu Chenghong, berbagi medali emas lainnya atas penelitian yang menghubungkan gerakan renang udang renik air asin dengan perubahan permukaan air.
• Setiap karya pemenang menerima NT$400.000 dalam upacara pada 7 November 2026.
• Lebih dari 800 tim dari 168 sekolah berpartisipasi. Proyek lain yang mendapat penghargaan meneliti pembangkitan listrik dari aliran udara metro dan pengumpulan air dari kabut.