Bab 2 Neuron dan Impuls Saraf
NEURON DALAM SISTEM SARAF
Ø
Anatomi Neuron dan Glia
ü
Sistem saraf terbagi atas dua tipe sel, yaitu
Neuron dan Glia.
1.
NEURON
ü
Satuan kerja utama sistem saraf yang berfungsi
untuk menghantarkan impuls listrik yang terbentuk akibat adanya suatu stimulus (rangsangan).
ü
Untuk mendapatkan jumlah neuron yang akurat
sangat sulit, karena beberapa neuron ukurannya sangat kecil dan perbedaan
kepadatan sel pada beberapa system saraf (R.W. Williams dan Herrup;1988)
ü
Ada 2 peneliti yang merintis neurosains, yaitu
Charles Sherrington dan Santiago Ramon Y. Cajal. Cajal yang mengaplikasikan
metode pewarnaan golgi pada otak balita yang ukuran sel sarafnya lebih
kecil,membuktikan bahwa sel-sel saraf tetap terpisah satu sama lain.
·
STRUKTUR SEL HEWAN
1.
Membran
->
Struktur pemisah antara bagian dalam sel dan lingkungan luar yang menyelimuti
sebuah sel.
->
Terdapat zat-zat kimia: Ion Natrium, Kalium, Kalsium, Klorida; dan molekul
tidak bermuatan: H2O, CO2,O2, dan Urea.
2.
Inti Sel (Nukleus)
->Terdapat
kromosom didalamnya.
3.
Sitoplasma
->Bagian
sel yang hidup di luar inti sel.
->Terdapat organel-organel; Mitokondria, Retikulum Endoplasma, Ribosom, Badan Golgi, Lisosom, Peroksisom, Sitoskeleton, dan Sentriol.
->Terdapat organel-organel; Mitokondria, Retikulum Endoplasma, Ribosom, Badan Golgi, Lisosom, Peroksisom, Sitoskeleton, dan Sentriol.
STRUKTUR NEURON MOTORIK PADA VERTEBRATA DAN NEURON SENSORIK
Ø
VARIASI ANTARNEURON
ü
Bentuk sebuah neuron menentukan bagaimana ia
berhubungan dengan neuron lain dan menentukan kontribusi pada system saraf.
2.
GLIA
ü
Sel-sel yang mendukung non-neuron dari sistem
saraf.
ü
Terletak di parenkim otak dan sumsum tulang belakang.
ü
Fungsi sel glia yaitu: Menyediakan nutrisi
untuk neuron, Insulasi neuron secara elektrik, menghancurkan pathogen dan
menghilangkan neuron mati, menyediakan petunjuk pengarahan akson dari neuron.
Ø
SAWAR DARAH OTAK (BLOOD BRAIN BARRIERR)
ü
Sebuah antarmuka yang memisahkan antara dua
kompartemen utama dari susunan saraf otak.
ü
Fungsi: Mencegah tembusnya bahan kimia masuk
ke lapisan otak.
ü
Komponen pembentuk: dinding sel endotel,
lamina basal sel endotel, astrosit, dan pada eleksus koroideus ada sel ependim.
ü
Mengapa kita butuh Sawar Darah Otak?
Karena,
untuk mencegah kerusakan neuron pada otak, tubuh membentuk sebuah tembok
pemisah pada tepi pembuluh darah otak.
1.
Bergantung pada susunan sel-sel endothelium
penyusun dinding pembuluh darah kapiler. Di dalam otak, sel epitel sangat
rapat.
2.
Ada dua kategori molekul yang melintasi Sawar
Darah Otak, yaitu:
a.
Molekul kecil tidak bermuatan: Molekul O2
dan CO2
b.
Molekul terlarut dalam lemak membrane: Vitamin
A dan D
ü
Sawar ini menghalangi zat-zat berbahaya;
menghalangi zat-zat kimia yang berguna (nutrisi).
ü
Zat-zat kimia yang ditransportasi secara
aktif: Glukosa, Asam amino, beberapa vitamin dan hormone.
Ø
PEMENUHAN NUTRISI NEURON TULANG BELAKANG
ü
Mengapa glukosa menjadi sumber nutrisi neuron satu-satunya?
Karena, glukosa dapat melintasi Sawar Darah Otak pada orang
dewasa.
ü
Neuron membutuhkan glukosa dalam jumlah yang
sangat besar. Selain itu, hati juga menghasilkan glukosa dari berbagai jenis
karbohidrat, asam amino, dan gliserol.
ü Jika defisiensi tiamin
terjadi, akan mengakibatkan matinya neuron-neuron yang disebut dengan Sindrom Korsakoff yang ditandai dengan
kerusakan ingatan yang akut.
IMPULS SARAF
Impuls adalah rangsangan yang
diterima oleh reseptor dari lingkungan luar, kemudian dibawa oleh neuron.
Impuls juga dapat dikatakan sebagai pulsa elektrik yang menjalari serabut
saraf. Sistem saraf terdiri dari sel-sel saraf yang disebut neuron. Neuron
bergabung membentuk suatu jaringan untuk mengantarkan impuls (rangsangan). Satu
sel saraf tersusun dari badan sel, dendrit dan akson. Karena tubuh kita
tersusun atas senyawa karbon, maka kekuatan impuls akan sangat berkurang ketika
diteruskan menuju otak dan sumsum tulang belakang. Suatu sentuhan di pundak
akan lebih terasa dibandingkan dengan sentuhan di perut. Orang yang tubuhnya
pendek akan dapat lebih merasakan ibu jari kakinya daripada orang yang tubuhnya
tinggi.
Akson disebut juga neurit. Neurit adalah
serabut sel saraf panjang yang merupakan penjuluran sitoplasma badan sel. Di
dalam neurit terdapat benang-benang halus yang disebut neurofibril. Neurofibril
dibungkus oleh beberapa lapis selaput mielin yang banyak mengandung zat lemak
dan berfungsi untuk mempercepat jalannya rangsangan. Akson tidak hanya
meneruskan impuls, melainkan impuls diregenerasi oleh akson pada titik
tertentu. Bayangkan sebaris orang yang saling berpegangan tangan. Orang pertama
menekan tangan orang kedua, kemudian orang kedua menekan tangan orang ketiga
dan seterusnya. Impuls akan diteruskansepanjang barisan tanpa mengalami
pelemahan karena tiap orang meregenerasi impuls tersebut.
Singkatnya,
karakteristik penghantaran impuls pada akson telah teradaptasi dengan baik
terhadap kebutuhan penyampaian informasi dalam sistem saraf.
POTENSIAL JEDA
Membran
neuron mempertahankan sebuah gradien listrik, yaitu sebuah perbedaan muatan
listrik antara bagian luar dan dalam
sel. Semua bagian neuron diselubungi oleh membran yang memiliki ketebalan
sekitar 8 nanometer (nm) (hampir setebal 0.00001 mm). membran tersebut disusun
olehdua lapisan molekul fosfolipid (terdiri dari rantai asam lemak dan grup
fosfat). Protein-protein silinder tertanam diantara molekul fosfolipid.
Struktur membran sel memiliki kombinasi antara kelenturan, kekakuan, dan
kemampuan untuk memperlambat laju
zat-zat kimia dari dan ke dalam sel. Perbedaan voltase pada neuron yang sedang
berelaksasi tersebut dikenal dengan nama POTENSI JEDA. Potensi jejda timbul
karena adanya protein-protein bermuatan negatif di dalam sel.
Para
peneliti dapat mengukur potensial jeda dengan cara memasukkan sebuah
mikroelektrodsa yang sangat kecil ke dalam badan sel sebuah neuron. Elektroda
tersebut harus memiliki diameter sekecil mungkin, sehingga dapat dimasukkan ke
dalam neuron tanpa menyebabkan kerusakan. Sampai saat ini, elektroda yang umum
digunakan terbuat dari tabung gelas sangat tipis, berisi larutan garam
berkonsentrasi tinggi, dan memiliki ujung meruncing berdiameter hingga kurang
dari 0,0005 mm. mikroelektroda tersebut terhubung dengan alat pencatat, lalu
dimasukkan ke dalam neuron. Sirkuit tersebut akan lengkap dengan adanya
mikroelektroda referensi yang diletakkan diluar neuron. Apabila kedua elektroda
disambungkan dengan voltmeter, maka kita akan memperoleh hasil bahwa neuron
bagian dalam memiliki potensial listrikyang relatif lrbih negatif daripada sisi
luarnya. Nilai potensial listrik neuron bagian dalam pada umumnya adalah -70
milivolt(mV). Namun nilai tersebut dapat lebih tinggi ataupun lebih rendah,
berbeda-beda untuk tiap neuron.
Gaya yang memengaruhi ion-ion Natrium dan Kalium.
Membran
memiliki karakteristik selektif permeable, yang artinya tidak semua zat kimia
dapat melintasi membran dengan mudah. Beberapa ion yang bermanfaat secara
biologis dapat melintasi membran melalui kanal-kanal membran yang kadang
membuka dan menutup. Ketika membrane berlaksasi, kanal ion natrium akan menutup
dan mencegah hampir semua aliran ion natrium. Konsentrasi ion natrium di luar
neuron sepuluh kali lebih tinggi daripada konsentrasi didalam neuron, karena
adanya pompa natrium kalium. Pompa natrium kalium adalah sebuah kompleks
protein yang memompa tiga ion natrium keluar dari sel, dan dua ion kalium
kedalam sel secara beulang-ulang. Pompa tersebuat merupakan salah satu bentuk
transpor aktif yang mengonsumsi energi. Terdapat beragam racun yang dapat menghentikan
kerja pompa ini, begitu pula jika terdapat gangguan aliran darah.
Efektivitas
pompa natrium kalium bergantung pada karakteristik membrane yang selektif
permeable, sehingga mencegah ion natrium yang telah di pompa keluar kembali
melintas masuk kedalam membrane. Oleh karena itu, ion-ion natrium yang telah
dipompa keluar membrane akan tetap berada diluar, lain halnya dengan ion
kalium. Ion kalium yang dipompa kedalam sel dapat melintas keluar membrane
dengan membawa muatan positif. Terdapat 2 gaya yang memngaruhi ion natrium,
keduanya berusaha agar ion natrium masuk kedalam neuron. Pertama, pertimbangkan
adanya gradient listrik antara ion natrium yang bermuatan positif dan bagian
dalam neuron yang bermuatan negative. Kedua, pertimbangkan adanya gradient
konsentrasi antara kedua sisi membrane yang memiliki perbedaan sebaran ion-ion.
Dua gaya
yang memengaruhi ion natrium untuk masuk kedalam neuron yaitu, gradient listrik
dan gradient konsentrasi. Ketika neuron berelaksasi, semua kanal natrium ino
tertutup sehingga hamper tidak terjadi aliranion natrium, kecuali ion-ion
natrium yang dipompa keluar dari neuron oleh p[ompa natrium kalium. Jika kanal
ion kalium pada membrane sel terbuka lebar, maka ion-ion kalium akan lebih
banyak mengalir keluar daripada sebaliknya, tetapi alirannya lambat. Gradient
listrik dan gradient konsentrasi untuk ion kalium hamper seimbang.
Mengapa ada potensial jeda?
Potensial
jeda pasti memberikan suatu keuntungan yang lebih dibandingkan dengan energy
yang dikonsumsi oleh pompa natrium kalium. Keuntungan adanya pontensial jeda
terletak pada persiapan neoron yang lebih cepat untuk menerima
stimulus.potensial jeda pada sebuah neuron dapat diibaratkan seperti busur yang
tercentang dan sebuah anak panah. Seorang pemanah akan mencentangkan busur
sebelum ia siap memanah pada saat yang tepat. Evolusi telah menerapkan strategi
yang sama pada neuron.
Potensial Aksi
Potensial pada sebuah neuron dapat
diukur dengan menggunakan mikroelektroda. Jadi ketika membran akson sedang
berelaksasi, maka hasil pengukuran di dalam akson akan menunjukkan potensial
negative yang stabil. Jika kemudian kita menggunakan elektroda tambahan untuk
menambah muatan negative, maka kita akan mendapatkan peningkatan muatan
negative dalam neuron. Proses perubahan ini disebut dengan hiperpolarisasi. Apabila stimulasi buatan dihentikan, maka muatan
dalam akson akan kembali seperti pada saat potensial jeda.
Contoh
pengukuran:
0
-20
mV
-40
-60
-80
-100
Waktu
Jika
kita mengalirkan listrik dengan arus yang lebih besar dari sebelumnya. Stimulus
yang melewati ambang batas eksitasi (threshold of excitation) akan
menghasilkan deplorasi membrane yang tinggi.
Pemberian
stimulasi di bawah ambang batas (subthershold)
akan menghasilkan respons yang proporsional terhadap besar aliran listrik
yang diberikan. Pemberian stimulus yang melewati ambang batas akan menghasilkan
respons yang sama, respons ini disebut dengan potensial aksi.
Hukum tuntas atau batal ( All or
None Law )
Potensial aksi terjadi di badan
sel dan akson. Kedua sisi ini akan mencapai suatu titik depolarisasi yang
teraktivasi oleh perbedaan voltase dan ion untuk memasuki neuron. Pada dendrit
pula, mengalami depolarisasi tetapi tidak memiliki kanal-kanal ion,
mengakibatkan dendrit tidak menghasilkan potensial aksi.
Dalam hukum tuntas atau batal (
All or none law) : “Intesitas dan kecepatan potensial aksi tidak bergantung
pada intesitas stimulus yang memulai.” Hukum tuntas atau batal menetapkan batasan
akan pengiriman informasi pada sebuah akson. Dan cara membedakan anatara
stimulus yang kuat dan lemah ialah akson tidak dapat mengirimkan potensial aksi
yang lebih besar ataupun lebih cepat. Akson hanya membedakan waktu diantara
keduanya. Dalam system saraf mengunakan 2 tipe. Dan mengetahui bahwa potensial
aksi itu lebih besar yang menunjukan stimulus yang kuat. Contoh: akson
menghasilkan penghantar rasa manis dan pahit.
Neuron tidak menghasilkan
potensial aksi dikarenakan adanya periode refraktori dimana periode ini sel
menolak pembentukan potensial aksi. Pada refaktori pertama disebut periode refaktori absolut yang dimana
membrane tidak dapat menghasilkan potensial aksi walaupun terdapat stimulus.
Periode
kedua, refraktori relative dimana pembentukan potensial aski membutuhkan
stimulus lebih besar dari biasanya. Keduanya ini mendasari periode refraktori
yang tertutup kanal ion natrium dan laju aliran ion kalium dari neuron lebih
cepat.
Perambatan Potensial Aksi
Penerusan impuls oleh akson tanpa mengalami perubahan
kekuatan seiring dengan penambahan jarak adalah hal yang sangat penting. Neuron
motor potensial aksi berawal dari bukit akson yaitu penonjolan antara akson dan
soma. Ion natrium masuk kedalam satu titik pada akson. Dan menyebabkan lokasi
tersebut memiliki muatan lebih positif daripada lokasi lain. Jika ion-ion
postif mengalir disepanjang akson dan melintasi membrane maka, menyebabkan
lokasi yang berdekatan mengalami sedikit depolarisasi sehingga terpicu mencapai
ambang batasnya dan menghasilkan potensial aksi seperti gelombang.
Perambatan potensial
aksi,berlangsung lebih lambat dibanding konduksi listrik, karena dibutuhkan nya
difusi ion natrium disepanjang akson.
Selubung mielin dan konduksi
lompatan
Selubung mielin adalah lapisan yang
terdapat pada akson neuron. Ini mengurangi kapasitansi dan meningkatkan
hambatan listrik untuk konduksi listrik yang cepat. Artikel ini akan membahas
beberapa aspek tentang tujuan dan fungsi dari selubung mielin dalam sistem
saraf manusia.
Selubung mielin bertanggung jawab untuk
melakukan dua fungsi penting; pertama, mempercepat konduksi listrik dari
neuron, dan kedua, isolasi akson dari atom bermuatan listrik dan molekul.
Akson yang paling tipis menghantarkan
impils dengan kecepatan kurang dari 10m/s.
Seandainya tugas saya dalah menyampaikan
pean dalam jarak 3 km tanpa bantuan alat apapun maka pesan akan tersampaikan
tapi menghabiskan waktu. Akson yang dilengkapi dengan selubung mielin hanya
ditemukan pada hewan bertulang belakang. Potensian aksi tidak dapat memiliki
kanal-kanal ion.
Setelah potensial aksi muncul pada nodus,
ion natrium yang masuk kedalam akson dan berdifusi lebih lanjut. Lompatan
potensial aksi dari satu nodus ke nodus lain di sebut dengan konduksi lompatan,
konduksi imuls menghemat energi dalam regenerasi potensial aksi. Apabila sebuah
akson kehilangan selubu mielin, maka tempat yang dulunya selubung mielin berada
akan keurangan kanal-kanal ion natrium.
Neuron lokal
Potensial Berperingkat
Sebagian neuron memiliki akson pendek, neuron tersebut bertukar
informasi dengan neuron lain didekatnya ( Neuron Lokal ). Neuron lokal tidak
menghasilkan potensial aksi tetapi menerima informasi didekatnya lalu
menghasilkan potensial berperingkat. Apabila neuron lokal berstimulasi makan
neuron akan mengalami depolarisasi atau hiperpolarisasi yang proposional
terhadap stimulus dan perubahan
Komentar
Posting Komentar