Sistem Saraf

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