SISTEM SARAF Gambar SEM kesepadanan antara sebuah sel saraf (neuron) dan mikroprossesor (chip) - 1 cm kubik otak > 50 juta sel saraf - sistem saraf dan sistem endokrin bekerjasama dan berinteraksi dalam mengatur fungsi-fungsi internal tubuh dan perilaku. Mskpn terdapat hubungan antara struktur dan fungsi sistem saraf dan sistem endokrin memainkan peranan berbeda dlm koordinasi tubuh : sistem saraf mengintegrasikan informasi yang sangat banyak (berpikir & berbicara), sistem endokrin butuh waktu lama untuk sintesis dan pengangkutan hormon dalam darah ke organ target - saraf untuk transmisi impuls dengan cepat ± 150m/detik (> 330 mil/jam
SISTEM SARAF Gambaran Umum Sistem Saraf • Sistem saraf mempunyai tiga fungsi yang saling tumpang-tindih, yaitu input sensoris, integrasi, dan output motoris - input : penghantaran atau konduksi sinyal dari reseptor, misal : sel-sel pendeteksi cahaya di mata ke pusat integrasi - integrasi : proses penerjemahan yang berasal dari stimulasi reseptor sensoris oleh lingkungan, kemudian dihubungkan dengan respon tubuh yang sesuai Integrasi dilakukan dalam sistem saraf pusat/SSP (central nervous system/ CNS), yaitu otak dan sumsum tulang belakang (vertebrata) - output motoris : penghantaran sinyal dari pusat integrasi (SSP) ke sel-sel efektor, sel-sel otot atau sel kelenjar yang mengaktualisasikan respons tubuh thd stimulus tersebut. Sinyal dihantarkan oleh saraf (nerve) * Saraf yang menghubungkan sinyal motoris dan sensoris antara sistem saraf pusat dan bagian tubuh lain secara bersamaan disebut sistem saraf tepi/SST (peripheral nervous system/PNS) * Dari reseptor ke efektor, informasi dikomunikasikan dari reseptor ke efektor dalam satu saraf dari satu neuron ke neuron berikutnya melalui kombinasi sinyal listrik dan sinyal kimiawi
Overview of a vertebrate nervous system
•Sistem saraf tersusun atas 2 sel utama : neuron dan sel-sel pendukung • neuron : sel yang sungguh2 menghantarkan pesan di sepanjang jalur komunikasi sistem saraf. Sisanya yang lebih banyak adalah se-sel pendukung (glia) yang memberikan struktur dalam sistem saraf serta melindungi, menginsulasi, dan secara umum membantu neuron
STRUKTUR NEURON VERTEBRATA • Neuron adalah unit fungsional sistem saraf yang dikhususkan untuk menghantarkan dan mengirimkan sinyal dalam tubuh dari suatu lokasi ke lokasi lain. • Meskipun terdapat banyak jenis neuron yang berbeda dalam hal struktur dan fungsinya, sebagian besar neuron mempunyai beberapa ciri yang sama.
STRUKTUR NEURON VERTEBRATA • Neuron adalah unit fungsional sistem saraf yang dikhususkan untuk menghantarkan dan mengirimkan sinyal dalam tubuh dari suatu lokasi ke lokasi lain. • Meskipun terdapat banyak jenis neuron yang berbeda dalam hal struktur dan fungsinya, sebagian besar neuron mempunyai beberapa ciri yang sama.
Organisasi Fungsional Neuron Secara fungsional, terdapat 3 golongan neuron yang masing-masing berkaitan dengan 3 fungsi utama sistem saraf : - neuron sensoris (sensory neuron) : mengkomunikasikan informasi mengenai lingkungan eksternal dan internal dari reseptor sensoris ke sistem saraf pusat - interneuron : mengintegrasikan input sensoris dan output motoris, interneuron membuat persambungan sinaptik hanya dengan neuron lain - neuron motoris : mengirimkan impuls (output motoris) dari SSP ke sel efektor Neuron tersusun dalam sirkuit terdiri dari dua atau lebih jenis fungsional Sirkuit neuron yang paling sederhana melibatkan sinapsis antara dua jenis neuron : neuron sensoris dan neuron motoris Masing2 neuron sensoris mengirimkan sinyal dari reseptor sensoris ke neuron motoris dan selanjutnya mengirimkan sinyal ke efektor Hasil suatu respon otomatis yang sederhana refleks Contoh : refleks sentakan lutut
Sifat Sinyal Saraf Impuls adalah sinyal listrik yang bergantung pada aliran ion yang menembus membran plasma neuron. Sinyal tersebut berawal sebagai suatu perubahan dalam gradien listrik yang melintasi membran plasma sel • Potensial membran disebabkan oleh perbedaan konsentrasi ion antara isi sel dengan cairan ekstraseluler - semua sel hidup mempunyai perbedaan muatan listrik melintasi (kedua sisi) membran palsmanya. Perbedaan muatan ini menghasilkan gradien voltase listrik melintasi membran. Voltase yang diukur melintasi membran disebut potensial membran berkisar-50 sampai -100mV pada sel hewan - Berdasar kesepakatan, voltase di luar sel dikatakan nol, dengan demikian tanda minus (-) menandakan bahwa bagian dalam sel itu muatannya negatif dibandingkan dengan bagian luarnya - neuron dalam keadaan istirahat (tidak menghantarkan sinyal listrik) mempunyai potensial membran -70mV (sekitar 5 % dari voltase baterai senter) yang merupakan sifat umum bagi neuron
PRINSIP POTENSIAL MEMBRAN Potensial membran disebabkan oleh perbedaan komposisi ionik dalam cairan intraseluler dan ekstraseluler. Permeabilitas selektif membran plasma, yang merupakan rintangan di antara kedua cairan tersebut, mempertahankan perbedaan ionik tersebut. Cairan intraseluler dan cairan ekstraseluler mengandung berbagai jenis zat terlarut, yang meliputi beragam zat yang bermuatan listrik (ion).
Potensial aksi adalah perubahan potensial membran yang bersifat "ya-atau-tidak-sama-sekali“ - Semua sel mempunyai potensial membran, akan tetapi hanya sel-sel tertentu yang meliputi neuron dan sel-sel otot, mempunyai kemampuan untuk membangkitkan perubahan potensial membran - Sel-sel ini disebut sel-sel yang dapat dirangsang (excitable cells) - Potensial membran sel yang dapat dirangsang dalam keadaan istirahat (tidak terangsang) disebut potensial istirahat (resting potensial) - Neuron mempunyai saluran ion khusus disebut saluran ion bergerbang (gated ion channel) yang memungkinkan sel tersebut mengubah potensial membrannya sebagai respon terhadap stimulus yang diterima oleh sel tersebut - Pada neuron sensoris, stimulus bisa datang dari lingkungan suatu organisme (misal : cahaya dalam kasus fotoreseptor pada mata, vibrasi di udara dalam kasus reseptor di telinga) - Pada interneuron, stimulus biasanya dihasilkan melalui aktivasi neuron lain yang memberikan input ke sel tersebut Beberapa stimulus memicu hiperpolarisasi suatu peningkatan gradien listrik melintasi (di kedua sisi membran) depolarisasi adalah penurunan gradien listrik melintasi membran
48.6 Graded potentials and the action potential in a neuron
Contents
PERANAN SALURAN ION BERGERBANG VOLTASE DALAM POTENSIAL AKSI Pada saat potensial aksi dipicu, potensial membran akan mengalami rangkaian perubahan yang khas. Selama fase depolarisasi, polaritas membran berbalik sebentar, dengan bagian dalam sel menjadi positif dibandingkan dengan bagian luar. Keadaan ini secara cepat diikuti oleh fase repolarisasi yang tajam, dalam waktu yang sama dengan kembalinya potensial membran ke level istirahatnya. Terdapat sebuah fase undershoot, yang terjadi saat potensial membran lebih negatif dibandingkan dengan potensial istirahat normal.
Potensial aksi "berjalan" di sepanjang akson karena mampu merambat dengan sendirinya - Potensial aksi adalah peristiwa elektris (listrik) yang terlokalisir yaitu depolarisasi membran pada titik perangsangan yang spesifik - Neuron umumnya dirangsang pada dendrit atau badan selnya, supaya potensial aksi yang dihasilkan berfungsi sebagai suatu sinyal, potensial aksi itu dengan suatu cara harus “berjalan” di sepanjang akson ke ujung lain sel itu • Komunikasi kimiawi dan listrik antarsel terjadi pada sinapsis • Integrasi neuron terjadi pada tingkat seluler • Neurotransmiter yang sama dapat memberikan pengaruh yang berbeda pada jenis sel yang berlainan
Contents
Contents
Komunikasi kimiawi dan listrik antar sel terjadi pada sinapsis Sinapsis adalah persambungan unik yangmengontrol komunikasi antara satu neuron dengan sel-sel lain. Sinapsis ditemukan : - antara dua neuron - antara reseptor sensoris dan neuron sensoris - antara neuron motoris dan sel-sel otot yang dikontrolnya - antara neuron dengan sel kelenjar Sinanpsis antar neuron umumnya menghantarkan sinyal dari terminal sinaptik akson ke dendrit atau badan sel berikutnya dalam suatu jalur neuron * sel yang menghantarkan sinyal : sel prasinaptik (presynaptic cells) * sel yang menerima : sel pascasinaptik (postsynaptic cells) - Sinapsis terdiri 2 jenis : sinapsis listrik dan sinapsis kimiawi
SINAPSIS KIMIAWI Pada sinapsis kimiawi, depolarisasi akan merangsang penyatuan vesikula sinaptik dengan membran prasinaptik dan merangsang pembebasan molekul neurotransmiter ke dalam celah sinaptik.
Integrasi neuron terjadi pada tingkat seluler - Sebuah neuron bisa menerima informasi dari banyak neuron di sekitarnya melalui ribuan sinapsis, diantaranya bersifat eksitatoris dan inhibitoris - Sinapsis eksitatoris dan inhibitoris mempunyai pengaruh yang berlawanan pada potensial membran sel pascasinaptik
48.11 Integration of multiple synaptic inputs
Contents
Contents
Neurotransmiter yang sama dapat memberikan pengaruh yang berbeda pada jenis sel yang berlainan - Neurotransmiter kebanyakan berupa molekul organik kecil yang mengandung nitrogen - Sebuah neurotransmiter tunggal dapat memicu respons yang berbeda pada sel pascasinaptik. Versatilitas ini tergantung pada keberadaan reseptor di sel pascasinaptik yang berbeda serta pada model kerja reseptor tersebut - kebanyakan neurotransmiter berikatan dengan reseptor yang berpengaruh langsung pada protein saluran ion, yang mengubah permeabilitas membran sel pascasinaptik - jenis komunikasi sinaptik ini berlangsung dalam waktu beberapa milidetik • Asetilkolin : neurotransmiter pada invertebrata dan vertebrata • Amina biogenik (biogenic amine): neurotransmiter yang disintesis dari asam amino. Satu kelompok yang dikenal sebagai katekolamina, dihasilkan dari asam amino tirosin, yang meliputi : epinefrin dan norepinefrin yang berfungsi sebagai hormon dan sebuah senyawa yang berhubungan erat disebut dopamin • Asam amino : asam gamma aminobutirat (GABA), glisin, glutamat, aspartat • Neuropeptida : rangkaian pendek asam amino fungsi sebagai neurotransmitter : substansi P dan endorfin
Organisasi Sistem Saraf * Organisasi sistem saraf cenderung berkorelasi dengan simetri tubuh * Sistem saraf vertebrata sangat terpusat dan tersefalisasi * Sistem saraf tepi vertebrata mempunyai beberapa komponen yang berbeda dalam hal organisasi dan fungsi
Struktur dan Fungsi Otak Vertebrata * Otak vertebrata berkembang dari tiga pembesaran anterior sumsum tulang belakang * Batang otak mengirimkan data dan mengontrol aktivitas otomatis yang penting bagi kelangsungan hidup * Serebelum mengontrol pergerakan dan keseimbangan * Talamus dan hipotalamus adalah pusat integrasi yang penting pada diensefalon * Serebrum mempunyai pusat integrasi yang paling canggih * Otak manusia merupakan objek penelitian yang terdepan
Contents
Sistem saraf vertebrata sangat terpusat. Komponen sistem saraf pusat (otak dan sumsum tulang belakang) berkembang dari tali saraf berlubang dorsal, suatu ciri khas kordata. Sistem saraf tepi tersusun dari saraf kranial (yang berasal dari otak), saraf spinal (yang berasal dari sumsum tulang belakang), dan ganglia di luar sistem saraf pusat Mamalia mempunyai 12 ps saraf kranial dan 31 ps saraf spinal. Sebagian besar saraf cranial dan semua saraf spinal mengandung neuron sensoris dan neuron motoris, beberapa kranial hanya memiliki neuron sensoris (saraf olfaktoris dan saraf optik Contents
Hirarki fungional sistem saraf tepi. Saraf dan ganglia sistem saraf tepi vertebrata mengirimkan informasi ke seluruh tubuh. Divisi sensoris dan motoris sistem saraf tepi diorganisasikan menjadi suatu hirarki fungsional
Contents
Struktur dan Fungsi Otak Vertebrata * Otak vertebrata berkembang dari tiga pembesaran anterior sumsum tulang belakang Pada semua vertebrata 3 penonjolan anterior dan simetris bilateral pada tali saraf berlubang dorsal : - otak depan (forebrain) - otak tengah (midbrain) - otak belakang (hindbrain) * Batang otak mengirimkan data dan mengontrol aktivitas otomatis yang penting bagi kelangsungan hidup •Serebelum mengontrol pergerakan dan keseimbangan •Talamus dan hipotalamus adalah pusat integrasi yang penting pada diensefalon * Serebrum mempunyai pusat integrasi yang paling canggih * Otak manusia merupakan objek penelitian yang terdepan
PERANAN UTAMA KOMPONEN SIMPATIK DAN PARASIMPATIK SISTEM SARAF OTONOM PADA DIVISI MOTORIS DALAM MENGATUR FUNGSI TUBUH BAGIAN INTERNAL
Beberapa jalur simpatik meliputi suatu sinapsis ganglia simpatik yang menonjol dekat dengan sumsum tulang belakang. Sementara ganglia lain kurang menonjol, ganglia neuron parasimpatik terletak di dekat atau di dalam organ target. Sebagian besar akson simpatik membebaskan neurotransmiter norepinefrin pada organ targetnya. Neuron parasimpatik membebaskan asetilkolin.
PERKEMBANGAN EMBRIONIK OTAK Wilayah anterior tali saraf dorsal berkembang dan berdiferensiasi secara ekstensif selama perkembangan embrionik
STRUKTUR DAN AREA FUNGSIONAL SEREBRUM • Korteks serebral terbagi menjadi sisi kiri dan sisi kanan. Suatu serat pita tebal yang dikenal sebagai korpus kalosum menghubungkan sisi kiri dan kanan. • Masing-masing sisi mempunyai empat lobus yang terpisah, dan para peneliti telah mengidentifikasi sejumlah daerah fungsional di dalam masing-masing lobus.
Contents
48.22 The reticular formation
Contents
SISTEM LIMBIK Bagian diensefalon (thalamus dan hipothalamus) dan bagian dalam korteks serebral, yang meliputi amigdala dan hippokampus, menyusun pusat fungsional emosi dan memori manusia. Misal sinyal dari hidung memasuki otak melalui kuncup penciuman, yaitu bagian dari sistem limbik. Informasi sensoris lainnya memasuki sistem limbik melalui bagian lain pada korteks serebral ( ). Sebuah pusat integrasi yang lebih tinggi di serebrum, korteks prafrontal, sebenarnya mengkonsultasikan sistem limbik dan pusat otak lainnya dalam pengolahan dan pencarian kembali memori, dan bisa menggunakan memori untuk memodifikasi perilaku
