INTERNAL REGULATION

Internal regulation

Temperature Regulation

Berikut pengamatan yang membingungkan para ahli biologi selama bertahun-tahun: Ketika seekor ular garter jantan kecil muncul dari negara hiber di awal musim semi, ia mengeluarkan feromon betina untuk satu atau dua hari pertama. Feromon menarik jantan yang lebih besar yang berkerumun di sekujur tubuhnya, mencoba untuk bersanggama. Agaknya, kecenderungan untuk melepaskan feromon betina pasti telah berevolusi untuk memberikan beberapa keuntungan bagi jantan kecil. Tapi apa? Ahli biologi berspekulasi tentang cara-cara di mana pengalaman kawin semu ini dapat membantu pejantan kecil menarik betina sejati. Kenyataannya lebih sederhana: Seekor jantan yang baru saja keluar dari hibernasi sangat kedinginan sehingga sulit keluar dari liangnya. Jantan yang lebih besar muncul dari hibernasi carlier dan sudah memiliki kesempatan untuk menghangatkan diri di tempat yang cerah. Ketika pejantan yang lebih besar mengerumuni pejantan yang lebih kecil, mereka menghangatkannya dan meningkatkan tingkat aktivitasnya (Shine, Phillips, Waye. LeMaster, & Mason, 2001). Berikut adalah contoh dari temperature regulation: 

Pernahkah Anda memperhatikan burung camar, bebek, atau burung besar lainnyaberdiri dengan satu kaki ? ( Lihat gambar 9.1)

Mengapa mereka melakukannya?. Salah satu alasannya adalah untuk menghemat panas tubuh pada hari-hari yang dingin. Dengan berdiri dengan satu kaki, mereka melindungi panas di kaki lainnya. Burung nasar terkadang buang air besar di kaki mereka sendiri. apakah itu tandanya mereka jorok ? Tidak. Mereka buang air besar di kaki mereka pada hari yang panas sehingga ekskresi yang menguap menjadi dingin

Homeostasis dan Allostasis

Fisiolog Walter B. Cannon (1929) memperkenalkan istilah homeostasis (HO-mee-oh-STAY-sis) untuk merujuk pada pengaturan suhu dan proses biologis lainnya yang menjaga variabel tubuh dalam kisaran tetap. Prosesnya menyerupai termostat di rumah dengan sistem pemanas dan pendingin Seseorang mengatur suhu minimum dan maksimum pada termostat. Ketika suhu di dalam rumah turun di bawah minimum, termostat memicu tungku maksimal, termostat menyalakan AC. Demikian pula, proses homeostatis pada hewan memicu aktivitas fisiologis dan perilaku yang menjaga variabel tertentu dalam kisaran tertentu.

 Dalam banyak kasus, kisarannya sangat sempit sehingga kami menyebutnya sebagai titik setel, nilai tunggal yang dipertahankan oleh tubuh. Misalnya, jika kalsium kurang dalam diet Anda dan konsentrasinya dalam darah mulai turun di bawah titik setel 0,16 g/L (gram per liter), timbunan simpanan di tubuh Anda.Tikus yang baru lahir tidak memiliki rambut, kulit tipis, dan sedikit lemak tubuh. Jika dibiarkan terkena dingin, menjadi tidak aktif. tulang melepaskan kalsium tambahan ke dalam darah. Jika kadar kalsium dalam darah naik di atas 0,16 g/L., Anda menyimpan sebagian kelebihannya di tulang dan mengeluarkan sisanya. Mekanisme serupa mempertahankan kadar air, oksigen, glukosa, natrium klorida, protein, lemak, dan keasaman darah yang konstan (Cannon, 1929). Proses yang mengurangi perbedaan dari set point dikenal sebagai umpan balik negatif. Sebagian besar perilaku yang termotivasi dapat digambarkan sebagai umpan balik negatif: Sesuatu menyebabkan gangguan, dan perilaku berlanjut sampai gangguan itu berkurang.

Namun, konsep homeostasis tidak sepenuhnya memuaskan, karena tubuh tidak mempertahankan keteguhan yang sempurna. Benar, konsentrasi zat terlarut dalam darah hampir selalu konstan. Namun, suhu tubuh bervariasi sekitar setengah derajat Celcius antara suhu tertinggi di siang hari dan titik terendahnya di malam hari. Sebagian besar hewan mempertahankan berat badan yang hampir konstan dari hari ke hari, tetapi menambah lemak tubuh di musim gugur dan menurunkannya di musim semi. (Peningkatan lemak adalah cadangan yang sempurna. Benar, konsentrasi zat terlarut dalam darah hampir selalu konstan. Namun, suhu tubuh bervariasi sekitar setengah derajat Celcius antara suhu tertinggi di siang hari dan titik terendahnya di malam hari. Sebagian besar hewan mempertahankan berat badan yang hampir konstan dari hari ke hari, tetapi menambah lemak tubuh di musim gugur dan menurunkannya di musim semi. (Peningkatan lemak adalah cadangan yang baik dalam persiapan untuk kemungkinan kekurangan makanan selama musim dingin. Ini juga memberikan isolasi terhadap dingin.) Kita dapat menggambarkan perubahan ini sebagai perubahan pada titik setel, tetapi bahkan perubahan pada titik setel pun tidak sepenuhnya memperhitungkan banyak pengamatan. 

Controlling Body Temperature

Rata-rata orang dewasa muda menghabiskan sekitar 2600 kilokalori (kkal) per hari. Sebagian besar digunakan untuk metabolisme basal, energi yang digunakan untuk mempertahankan suhu tubuh yang konstan saat istirahat. Mempertahankan suhu tubuh Anda membutuhkan energi dua kali lebih banyak daripada gabungan semua aktivitas lainnya (Burton, 1994). Kita menghasilkan panas sebanyak itu sebagian besar melalui metabolisme dalam sel adiposa coklat, sel yang lebih mirip sel otot daripada sel lemak putih. Mereka membakar bahan bakar seperti sel otot tetapi melepaskannya secara langsung sebagai panas, bukan sebagai kontraksi otot.

Beberapa mekanisme fisiologis meningkatkan panas tubuh Anda di lingkungan yang dingin. Setiap kontraksi otot, seperti menggigil, menghasilkan panas. Kedua, penurunan aliran darah ke kulit mencegah darah menjadi terlalu dingin. Konsekuensinya adalah organ dalam yang hangat tetapi kulit yang dingin. Mekanisme ketiga bekerja dengan baik untuk sebagian besar mamalia, meskipun bukan manusia: Saat kedinginan, mereka mengembang bulunya untuk meningkatkan isolasi. (Kita manusia juga menggembungkan "bulu" kita dengan menegakkan bulu-bulu halus pada kulit kita yang merinding." Mekanisme itu lebih berguna saat nenek moyang jauh kita memiliki lapisan bulu yang lebih tebal.)

Surviving in Extreme Cold

Jika suhu atmosfer turun di bawah 0°C (32°F), Anda mempertahankan suhu tubuh dengan menggigil, mengalihkan aliran darah dari kulit, dan sebagainya. Namun, hewan poikiloterm, yang menurut definisi mengukur suhu lingkungannya, rentan. Jika suhu tubuhnya turun di bawah titik beku air, kristal es akan terbentuk. Karena air mengembang saat membeku, kristal es akan merobek pembuluh darah dan membran sel, membunuh hewan tersebut.

Amfibi dan reptil menghindari risiko itu dengan menggali atau menemukan lokasi terlindung lainnya. Namun, beberapa katak, ikan, dan serangga bertahan hidup selama musim dingin di Kanada bagian utara dengan suhu sekitar 41°C. di mana bahkan suhu bawah tanah mendekati -40°C (yang juga -40°F). Bagaimana mereka melakukannya? Beberapa serangga dan ikan menyimpan darah mereka dengan gliserol dan bahan kimia antibeku lainnya pada awal musim dingin (Liou, Tocilj. Davies, & Jia. 2000). Katak kayu sebenarnya membeku, tetapi mereka memiliki beberapa mekanisme untuk mengurangi kerusakan. Mereka mulai dengan mengambil sebagian besar cairan dari organ dan pembuluh darah mereka dan menyimpannya di ruang ekstraseluler. Oleh karena itu, kristal es memiliki ruang untuk mengembang saat terbentuk, tanpa merusak pembuluh darah atau sel. Juga, katak memiliki bahan kimia yang menyebabkan kristal es terbentuk secara bertahap, bukan dalam bongkahan. Akhirnya, mereka memiliki kapasitas pembekuan darah yang luar biasa sehingga dengan cepat memperbaiki pembuluh darah yang pecah.

The Advantages of Constant High Body Temperature

Seperti disebutkan, kita menghabiskan sekitar dua pertiga dari total energi kita untuk mempertahankan suhu tubuh (metabolisme basal). Hewan poikilotermik, dengan tingkat metabolisme basal yang jauh lebih rendah. membutuhkan bahan bakar yang jauh lebih sedikit. Jika kita tidak mempertahankan suhu tubuh yang tinggi dan konstan, kita dapat makan lebih sedikit dan menghabiskan lebih sedikit usaha untuk mencari makanan.

 Mengingat besarnya biaya untuk mempertahankan suhu tubuh kita, hal itu pasti memberikan keuntungan penting, atau kita tidak akan mengembangkan mekanisme ini.Untuk jawabannya, pikirkan kembali bab tentang gerakan: Dengan semakin dinginnya air, seekor ikan merekrut lebih banyak serat otot yang berkedut cepat untuk tetap aktif, meski berisiko cepat lelah. Hal yang sama berlaku untuk amfibi dan reptil. Pada hari yang sangat dingin, kadal harus mengubah strategi pertahanannya: Jika ia melarikan diri dari pemangsa, ia akan berlari lebih lambat dari biasanya atau menggunakan semua ototnya yang berkedut cepat dan cepat lelah. Jadi, alih-alih berlari, ia mencoba untuk melawan pemangsa-suatu tindakan yang membutuhkan ledakan aktivitas yang lebih singkat, meskipun seringkali kalah dalam pertempuran.

Burung dan mamalia menjaga tubuh mereka tetap hangat setiap saat. terlepas dari suhu udara, dan karena itu selalu siap untuk aktivitas yang giat. Dengan kata lain, kita makan banyak untuk mendukung metabolisme kita yang tinggi sehingga meskipun cuaca dingin, kita tetap bisa berlari kencang tanpa rasa lelah yang luar biasa

Brain Mechanisms

Perubahan fisiologis yang mengatur suhu tubuh seperti menggigil, berkeringat, dan perubahan aliran darah ke kulit bergantung pada area di dalam dan di dekat hipotalamus (lihat Gambar 9.6), terutama hipotalamus anterior dan area preoptik, yang terletak persis di anterior dari hipotalamus anterior. (Disebut preoptik karena dekat kiasma optik, tempat persilangan saraf optik.) Karena hubungan erat antara area preoptik dan hipotalamus anterior, peneliti sering memperlakukannya sebagai area tunggal, area preoptik/anterior hipotalamus, atau POA/AH. POA/AH dan beberapa area hipotalamus lainnya mengirimkan output ke nukleus raphe otak belakang, yang mengontrol mekanisme fisiologis seperti menggigil, berkeringat, perubahan detak jantung dan metabolisme, dan perubahan aliran darah ke kulit (Yoshida, Li, Cano, Lazarus, & Saper, 2009).

POA/AH mengintegrasikan beberapa jenis informasi (Nakamura, 2011). Ini menerima masukan dari reseptor suhu di kulit, di organ, dan di otak terutama di POA/AH itu sendiri. POA/AH bukan satu-satunya area otak yang mendeteksi suhu, tetapi merupakan area utama untuk mengontrol mekanisme fisiologis pengaturan suhu seperti berkeringat atau menggigil. Setelah kerusakan POA/AH,mamalia masih dapat mengatur suhu tubuh, tetapi hanya dengan mekanisme perilaku yang sama yang mungkin digunakan kadal, seperti mencari lokasi yang lebih hangat atau lebih dingin.

Thirst

Mechanisms of Water Regulation

Kita manusia memvariasikan strategi kita tergantung pada keadaan. Jika Anda tidak dapat menemukan cukup untuk minum atau jika air terasa tidak enak, Anda menghemat air dengan mengeluarkan urin yang lebih pekat dan mengurangi keringat Anda, seperti gerbil, meskipun tidak mengembalikan konsentrasi zat terlarut ke titik setel ke ekstrim yang sama. Hipofisis posterior Anda melepaskan hormon vasopresin yang meningkatkan tekanan darah dengan menyempitkan pembuluh darah. (Istilah vasopresin berasal dari tekanan vaskular.)

Tekanan yang meningkat membantu mengkompensasi penurunan volume darah. Vasopresin juga dikenal sebagai hormon antidiuretik (ADH) karena memungkinkan ginjal menyerap kembali air dari urin dan karenanya membuat urin lebih pekat. (Diuresis berarti "buang air kecil.") Anda juga meningkatkan sekresi vasopresin saat tidur untuk mempertahankan air tubuh pada saat Anda tidak dapat minum (Trudel & Bourque, 2010). (Vasopresin membantu Anda melewati malam tanpa pergi ke toilet.)

Dalam kebanyakan kasus, strategi kami lebih mirip dengan berang-berang: Kami minum lebih banyak dari yang kami butuhkan dan membuang kelebihannya. (Namun, jika Anda minum banyak tanpa makan sebanyak pecandu alkohol, Anda dapat mengeluarkan garam tubuh yang cukup untuk membahayakan diri Anda sendiri.) Sebagian besar minum kita dilakukan saat makan atau dalam situasi sosial, dan kebanyakan orang jarang mengalami rasa haus yang intens.

Osmotic Thirst

Kami membedakan dua jenis kehausan. Makan makanan asin menyebabkan rasa haus emosional, dan kehilangan cairan karena pendarahan atau berkeringat.Konsentrasi gabungan semua zat terlarut (molekul dalam larutan) dalam cairan tubuh mamalia tetap pada tingkat yang hampir konstan 0,15 M (molar). (Molaritas adalah ukuran jumlah partikel per unit larutan, terlepas dari ukuran setiap partida. Larutan gula 1,0M dan larutan natrium klorida 1,0M memiliki jumlah molekul yang sama per liter.) Konsentrasi tetap ini zat terlarut adalah titik setel, mirip dengan titik setel suhu. Setiap penyimpangan mengaktifkan mekanisme.

Tekanan osmotik adalah kecenderungan air untuk bertiup melintasi membran semipermeabel dari area dengan konsentrasi zat terlarut rendah ke area dengan konsentrasi lebih tinggi. Membran semipermeabel adalah membran yang dapat dilalui air tetapi zat tidak bisa terlarut.  Jika Anda makan sesuatu yang asin, ion natrium menyebar melalui darah dan cairan ekstraseluler tetapi tidak melewati membran ke dalam sel. Hasilnya adalah konsentrasi zat terlarut (termasuk natrium) yang lebih tinggi di luar sel daripada di dalam. Tekanan osmotik yang dihasilkan menarik air dari sel ke dalam cairan ekstraseluler. Neuron tertentu mendeteksi kehilangan air mereka sendiri dan kemudian memicu haus osmotik, dorongan untuk air yang membantu memulihkan keadaan normal (lihat Gambar 9.8). 

Ginjal juga mengeluarkan urin yang lebih pekat untuk membersihkan tubuh dari kelebihan natrium dan mempertahankan air sebanyak mungkin. Bagaimana otak mendeteksi tekanan osmotik! Itu mendapat bagian dari informasi dari reseptor di sekitar ventrikel ketiga, termasuk OVLT (organum vasculosum laminae terminalia) dan organ subfornical (SFO) (Hiyama, Watanabe, Okado, & Noda, 2004) (lihat Gambar 9.9). 

Reseptor tersebut mendeteksi tekanan osmotik dan kandungan natrium darah (Tirunch, Huang, & Leenen, 2013). OVLT juga menerima masukan dari reseptor di saluran pencernaan, yang memungkinkan untuk mengantisipasi kebutuhan osmotik sebelum seluruh tubuh mengalaminya. Setelah tekanan osmotik memicu rasa haus, bagaimana Anda tahu kapan harus berhenti minum! Anda tidak menunggu sampai air mengembalikan tekanan osmotik normal untuk reseptor di otak. Air yang Anda minum harus diserap melalui sistem pencernaan dan kemudian dipompa melalui darah ke otak

Hypovolemic Thirst and Sodium-Specific Hunger

Misalkan Anda kehilangan banyak cairan tubuh karena pendarahan, diare, atau berkeringat. Meskipun tekanan osmotik tubuh Anda tetap sama, Anda membutuhkan cairan. Jantung Anda kesulitan memompa darah ke kepala, dan nutrisi tidak mengalir semudah biasanya ke dalam sel Anda. Tubuh Anda akan bereaksi dengan hormon yang menyempitkan pembuluh darah-vasopressin dan angiotensin II. Ketika volume darah turun, ginjal melepaskan enzim renin, yang memisahkan sebagian dari angiotensinogen, protein besar dalam darah, untuk membentuk angiotensin 1, yang diubah oleh enzim lain menjadi angiotensin II. Seperti vasopresin, angiotensin II menyempitkan pembuluh darah, sebagai kompensasi penurunan tekanan darah (lihat Gambar 9.10).

Angiotensin II juga membantu memicu rasa haus, secara bersamaan dengan reseptor yang mendeteksi tekanan darah di pembuluh darah besar. Namun, rasa haus ini berbeda dengan rasa haus osmotik, karena Anda perlu mengembalikan garam yang hilang dan bukan hanya air. Jenis thirat ini dikenal sebagai rasa haus hipovolemik (HI-po-vo-LEE-mik). berarti haus berdasarkan volume rendah.

Rasa lapar spesifik natrium sebagian bergantung pada hormon. Ketika cadangan natrium tubuh rendah, kelenjar adrenal menghasilkan aldosteron (al-DOSS-ter-one), hormon yang menyebabkan ginjal, kelenjar ludah, dan kelenjar keringat menahan garam. Aldosteron dan angiotensin II bersama-sama mengubah sifat reseptor pengecap di lidah, neuron di nukleus traktus solitarius (bagian dari sistem pengecapan), dan neuron di tempat lain di otak untuk meningkatkan asupan garam. Perhatikan bahwa aldosteron menunjukkan natrium rendah, dan angiotensin II menunjukkan volume darah rendah. Salah satunya dengan sendirinya hanya menghasilkan sedikit peningkatan asupan garam, tetapi efek gabungannya sangat besar, terkadang menghasilkan preferensi untuk garam daripada gula atau apa pun.

Tabel 9.1 merangkum perbedaan antara haus osmotik dan haus hipovolemik

REFRENSI

Jhon.D.Corbit,BrownUniversity corbit1969.pdf

John B. Pierce Foundation Laboratory New Haven, Connecticut hammel1968.pdf

SYNAPSES

 

SINAPSIS

Konsep Sinapsis

Pada akhir 1800-an, Ramón y Cajal secara anatomis menunjukkan celah sempit yang memisahkan satu neuron dari neuron lainnya. Pada tahun 1906, Charles Scott Sherrington secara fisiologis mendemonstrasikan bahwa komunikasi antara satu neuron dan neuron berikutnya berbeda dengan komunikasi sepanjang akson tunggal. Dia menyimpulkan celah khusus antara neuron dan memperkenalkan istilah sinapsis untuk menggambarkannya. Cajal dan Sherrington dianggap sebagai pelopor besar ilmu saraf modern, dan penemuan mereka yang hampir bersamaan mendukung satu sama lain: Jika komunikasi antar neuron istimewa dalam beberapa hal, maka tidak diragukan lagi bahwa neuron secara anatomis terpisah satu sama lain. Penemuan Sherrington adalah pencapaian prestasi ilmiah yang luar biasa,

Properti Sinapsis

Sherrington mempelajari refleks, respon otot otomatis terhadap rangsangan. Dalam refleksi fleksi tungkai, neuron sensorik menggairahkan neuron kedua, yang pada gilirannya menggairahkan neuron motorik, yang menggairahkan otot, seperti pada Gambar 2.1. 

Sirkuit dari neuron sensorik ke respon otot disebut busur refleks. Jika satu neuron terpisah dari yang lain, seperti yang telah ditunjukkan oleh Cajal, sebuah refleksi pasti memerlukan komunikasi antara bagian-bagian dari refleksi yang mungkin mengungkapkan beberapa sifat khusus dari komunikasi tersebut.

Penjumlahan Sementara

Sherrington menemukan bahwa rangsangan berulang dalam waktu singkat memiliki efek kumulatif. Dia menyebut fenomena ini sebagai penjumlahan temporal (penjumlahan dari waktu ke waktu). Cubitan ringan pada kaki anjing tidak menimbulkan refleks, tetapi beberapa jepitan yang dilakukan dengan cepat. Sherrington menduga bahwa satu kubikan tidak mencapai panti eksitasi untuk neuron berikutnya. Neuron yang menyampaikan transmisi adalah neuron presinaptik, dan yang menerimanya adalah neuron postsinaptik. Sherington menyarankan bahwa meskipun eksitasi subthreshold di neuron postsinaptik meluruh dari waktu ke waktu, ia dapat bergabung dengan eksitasi kedua yang mengikutinya dengan cepat. Dengan rangkaian cubitan yang cepat, masing-masing menambahkan pengaruhnya pada apa yang tersisa dari yang sebelumnya, sampai kombinasi tersebut melebihi batas batas neuron postsinaptik, menghasilkan potensial aksi. Beberapa dekade kemudian, mantan murid Sherrington, John Eccles (1964), memasang mikroelektroda untuk merangsang akson neuron presinaptik sementara dia merekam dari neuron postsinaptik. 

Spatial Summation

Sherrington juga menemukan bahwa sinapsis memiliki sifat penjumlahan spasial yaitu, penjumlahan atas ruang. Input sinaptik dari lokasi terpisah menggabungkan efeknya pada neuron. Sherrington kembali memulai dengan cubitan yang terlalu lemah untuk menimbulkan refleks. Kali ini, alih-alih mencubit satu titik dua kali, dia mencubit dua titik sekaligus. Meskipun tidak mencubit saja menghasilkan refleks, bersama-sama mereka melakukannya. Sherrington menyimpulkan Penjumlahan spasial sangat penting untuk fungsi otak. Sensorik yang mencubit dua titik mengaktifkan neuron sensorik terpisah, yang aksonnya menyatu menjadi satu neuron di sumsum tulang belakang. Eksitasi dari salah satu akson sensorik membangkitkan neuron tulang belakang itu, tetapi tidak cukup untuk mencapai ambang batas. Kombinasi eksitasi melebihi ambang batas dan menghasilkan potensial aksi (poin 4 pada Gambar 2.3).

Inhibitory Synapses

Ketika Sherrington dengan kuat mencubit kaki anjing, otot fleksor kaki itu berkontraksi, demikian pula otot ekstensor dari tiga kaki lainnya (lihat Gambar 2.6)

Seekor anjing yang mengangkat satu kaki perlu memberikan tekanan dengan kaki lainnya untuk menjaga keseimbangan.) Pada saat yang sama, anjing mengendurkan otot ekstensor kaki yang distimulasi dan otot fleksor kaki. kaki lainnya. Penjelasan Sherrington mengasumsikan koneksi tertentu di sumsum tulang belakang: Jepitan di kaki mengirimkan pesan di sepanjang neuron sensorik ke interneuron (neuron perantara) yang menggairahkan neuron motorik yang terhubung ke otot fleksor kaki itu dan otot ekstensor kaki. Interneuron mengirimkan pesan untuk menghambat otot ekstensor di kaki itu dan otot fleksor dari tiga kaki lainnya.Peneliti selanjutnya secara fisiologis mendemonstrasikan sinapsis penghambatan yang disimpulkan Sherrington. Pada sinapsis, input dari akson menghiperpolarisasi sel postsinaptik. Artinya, ini meningkatkan muatan negatif di dalam sel, memindahkannya lebih jauh dari ambang batas dan mengurangi kemungkinan potensial aksi. Hiperpolarisasi temporer membran ini disebut potensi postsinaptik inhibisi, atau IPSP-menyerupai EPSP. IPSP terjadi ketika masukan sinaptik secara selektif membuka pintu bagi ion kalium untuk meninggalkan sel (membawa muatan positif bersamanya) atau bagi ion klorida untuk meninggalkan sel. memasuki sel (membawa muatan negatif).

Relationship among EPSP, IPSP, and Action Potentials

Sistem saraf memiliki pola koneksi  yang kompleks yang menghasilkan respons yang bervariasi. Untuk melihat bagaimana diagram pengkabelan mengontrol respons, pertimbangkan Gambar 2.9 hingga 2.11. 

Pada Gambar 2.9, akson dari sel A atau sel B merangsang sel cukup untuk mencapai ambangnya. Oleh karena itu, sel X merespon "A atau B Pada Gambar 2.10, baik A maupun B tidak merangsang sel X. Sinapsis rangsang berwarna hijau, dan sinapsis penghambatan berwarna merah. Di sirkuit yang ditunjukkan di sini, eksitasi mencapai dendrit sebelum penghambatan.  Hasilnya adalah eksitasi singkat dendrit. Cukup untuk mencapai ambangnya, tetapi keduanya dapat menghasilkan penjumlahan spasial untuk mencapai ambang batas. Dalam hal ini, sel X merespons "A dan B. Dalam Gambar 2.11, sel X merespons A dan B jika bukan C" Dengan sedikit imajinasi, Anda dapat membuat kemungkinan lain.

Model matematika dari sistem saraf didasarkan pada koneksi seperti ini. Namun, banyak dari model ini mengabaikan kerumitan yang ditemukan para peneliti jauh setelah zaman Sherrington. Beberapa sinapsis menghasilkan efek yang cepat dan singkat, dan lainnya menghasilkan efek yang lambat dan tahan lama. Dalam banyak kasus. efek dari dua sinapsis pada saat yang sama bisa lebih dari dua kali lipat efek satu, atau kurang dari dua kali lipat. Kombinasi tertentu dari sinapsis menyimpulkan satu sama lain lebih kuat daripada yang lain. Juga, kekuatan sinaps dapat bervariasi dari satu waktu ke waktu lainnya. Sistem saraf memang kompleks.

Chemical Events at the Synapse

The Discovery of Chemical Transmission at Synapses

Seperangkat saraf yang disebut sistem saraf simpatik mempercepat detak jantung, melemaskan otot perut, melebarkan pupil mata, dan mengatur organ lainnya. T.R. Elliott, seorang ilmuwan muda Inggris, melaporkan pada tahun 1905 bahwa pemberian hormon adrenalin langsung ke permukaan jantung, perut, atau pupil menghasilkan efek yang sama seperti pada sistem saraf simpatik. Oleh karena itu Elliott menyarankan agar saraf simpatik merangsang otot dengan melepaskan adrenalin atau zat kimia serupa.

Namun, bukti ini tidak meyakinkan. Mungkin adrenalin hanya meniru efek yang biasanya bersifat elektrik. Pada saat itu, prestise Sherrington begitu besar sehingga sebagian besar ilmuwan mengabaikan hasil Elliott dan terus berasumsi bahwa sinapsis mengirimkan impuls listrik. Otto Loewi, seorang ahli fisiologi Jerman. menyukai gagasan sinapsis kimia tetapi tidak melihat bagaimana mendemonstrasikannya dengan lebih tegas. Kemudian pada tahun 1920, dia terbangun pada suatu malam dengan sebuah ide. Dia menulis catatan untuk dirinya sendiri dan kembali tidur. Sayangnya, keesokan paginya dia tidak bisa membaca catatannya! Malam berikutnya dia bangun jam 3 pagi dengan ide yang sama, bergegas ke laboratorium, dan melakukan percobaan.

Loewi berulang kali merangsang saraf vagus, sehingga menurunkan detak jantung katak. Dia kemudian mengumpulkan cairan dari jantung itu, memindahkannya ke jantung katak kedua, dan menemukan bahwa jantung kedua juga menurunkan kecepatan detaknya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12.

                                                 

 Kemudian Loewi merangsang saraf akselerator ke jantung katak pertama, meningkatkan detak jantung. Ketika dia mengumpulkan cairan dari jantung itu dan memindahkannya ke jantung katak kedua, detak jantungnya meningkat. Artinya, merangsang satu saraf melepaskan sesuatu yang menghambat detak jantung, dan merangsang saraf yang berbeda melepaskan sesuatu yang meningkatkan detak jantung. Dia tahu dia mengumpulkan dan mentransfer bahan kimia, bukan kehilangan listrik. Oleh karena itu, pungkas Loewi, saraf mengirim pesan dengan mengeluarkan bahan kimia.

Loewi kemudian berkomentar bahwa jika dia memikirkan eksperimen ini di siang hari, dia mungkin akan menganggapnya tidak realistis. Bahkan jika sinapsis memang melepaskan bahan kimia, penalaran siang harinya pergi, mereka mungkin tidak melepaskan mach. Untungnya, pada saat dia menyadari bahwa percobaan itu tidak akan berhasil, dia telah menyelesaikannya. dan itu berhasil. Itu membuatnya mendapatkan Hadiah Nobel.

Terlepas dari pekerjaan Loewi, sebagian besar peneliti selama tiga dekade berikutnya terus percaya bahwa sebagian besar sinapsis adalah listrik dan sinapsis kimia adalah pengecualian. Akhirnya, pada tahun 1950-an, para peneliti menetapkan bahwa transmisi kimia mendominasi seluruh sistem saraf. Penemuan itu merevolusi pemahaman kita dan mendorong penelitian mengembangkan obat untuk penggunaan psikiatris.

The Sequence of Chemical Event at a Synapse

Memahami peristiwa kimiawi di sinapsis merupakan dasar untuk memahami sistem saraf. Setiap tahun. peneliti menemukan lebih banyak detail tentang sinapsis struktur mereka, dan bagaimana struktur itu berhubungan dengan fungsi. Berirkut peristiwa peristiwa yang terjadi:

1. Neuron mensintesis bahan kimia yang berfungsi sebagai yang mempengaruhi perilaku  dengan mengubah sinaptik neurotransmiter. mensintesis ini yang lebih kecil neurotransmiter di terminal akson dan mensintesis neuropeptida di badan sel. 

2. Potensial aksi merambat ke akson. Pada terminal presinaptik, potensial aksi memungkinkan kalsium memasuki sel. Kalsium melepaskan neurotransmiter dari terminal dan ke celah sinaptik, ruang antara neuron presinaptik dan postinaptik.

3. Molekul yang dilepaskan berdifusi melintasi celah, menempel reseptor, dan mengubah aktivitas neuron postsinaptik.

4. Molekul neurotransmitter terpisah dari reseptornya

5. Molekul neurotransmitter dapat diambil kembali ke dalam neuron presinaptik untuk didaur ulang atau mereka dapat berdifusi. 

6. Beberapa sel postsinaptik mengirim pesan balik ke kontrol

Types of Neurotransmitters

Di sinapsis, neuron melepaskan bahan kimia yang memengaruhi neuron lain. Bahan kimia tersebut dikenal sebagai neurotransmiter. Seratus atau lebih bahan kimia diketahui atau dicurigai sebagai neurotransmiter.

Asam amino adalah asam yang mengandung gugus amina (NH) 

monoamines adalah bahan kimia yang dibentuk oleh perubahan tertentu asam amino

asetilkolin adalah bahan kimia yang mirip dengan asam amino, kecuali ia termasuk gugus N(CH), bukannya NH

neuropeptida adalah rantai asam amino porines Kategori bahan kimia termasuk adenosine dan turunannya

Pemancar yang paling aneh adalah oksida nitrat (rumus kimia NO), gas yang dilepaskan oleh banyak neuron lokal kecil. (Jangan bingung oksida nitrat, NO, dengan oksida nitrat, NO, kadang-kadang dikenal sebagai "gas tertawa") Nitrit oksida beracun dalam jumlah banyak dan sulit dibuat di laboratorium. Namun, banyak neuron mengandung enzim yang memungkinkan mereka membuatnya secara efisien. Salah satu fungsi khusus oksida nitrat berkaitan dengan aliran darah: Ketika area otak menjadi sangat aktif, aliran darah ke area tersebut meningkat. Bagaimana darah mengetahui area otak yang mana. telah menjadi lebih aktif? Pesan tersebut berasal dari oksida nitrat. Banyak neuron melepaskan oksida nitrat saat distimulasi. Selain mempengaruhi neuron lain, oksida nitrat melebarkan pembuluh darah di dekatnya, sehingga meningkatkan aliran darah ke area otak tersebut .

Synthesis of Transmitters

Neuron mensintesis hampir semua neurotransmiter dari asam amino, yang diperoleh tubuh dari protein dalam makanan. Gambar 2.14

 mengilustrasikan tahapan kimia dalam sintesis asetilkolin, serotonin, dopamin, epinefrin, dan norepinefrin. Perhatikan hubungan antara senyawa epinefrin, norepinefrin, dan dopamin yang dikenal sebagai katekolamin, karena mengandung gugus katekol dan gugus amina.

Setiap jalur pada Gambar 2.14 dimulai dengan zat yang ditemukan dalam makanan. Asetilkolin, misalnya, disintesis dari kolin, yang banyak terdapat dalam susu, telur, dan kacang tanah. Asam amino fenilalanin dan tirosin, hadir dalam protein, adalah prekursor dopamin, norepinefrin, dan epinefrin. Orang dengan fenilketonuria kekurangan enzim yang mengubah fenilalanin menjadi tirosin. Mereka bisa mendapatkan tirosin dari diet mereka, tetapi mereka perlu meminimalkan asupan fenilalanin.

Triptofan asam amino, prekursor serotonin, melintasi penghalang darah-otak dengan sistem transportasi khusus yang berbagi dengan asam amino besar lainnya. Jumlah triptofan dalam diet mengontrol jumlah serotonin di otak , sehingga kadar serotonin Anda naik setelah Anda makan makanan kaya triptofan, seperti kedelai, dan turun setelah sesuatu yang rendah triptofan, seperti jagung. (jagung Amerika). Namun, triptofan harus bersaing dengan asam amino besar lainnya yang lebih melimpah, seperti fenilalanin, yang memiliki sistem transportasi yang sama, sehingga meningkatkan asupan triptofan tidak selalu merupakan cara yang efektif untuk meningkatkan serotonin. Salah satu cara untuk meningkatkan masuknya triptofan ke otak adalah dengan mengurangi konsumsi fenilalanin. Lainnya adalah makan karbohidrat Karbohidrat meningkatkan pelepasan hormon insulin. yang membawa beberapa asam amino yang bersaing keluar dari aliran darah dan masuk ke dalam sel tubuh, sehingga mengurangi persaingan melawan triptofan.

Beberapa obat bertindak dengan mengubah sintesis pemancar. L-dopa, prekursor dopamin, membantu meningkatkan pasokan dopamin. Ini adalah pengobatan yang bermanfaat bagi penderita penyakit Parkinson. AMPT (alfa-metil-para-tirosin) untuk sementara memblokir produksi dopamin. Ini tidak memiliki penggunaan terapeutik, tetapi membantu peneliti mempelajari fungsi dopamin.

Release and Diffusion of Transmitters

Di ujung akson, potensial aksi itu sendiri tidak melepaskan neurotransmitter. Sebaliknya, depolarisasi membuka gerbang kalsium yang bergantung pada tegangan di terminal presinaptik. Dalam 1 atau 2 milidetik (ms) setelah kalsium memasuki terminal, menyebabkan eksositosis-semburan pelepasan neurotrans mitra dari neuron presinaptik. Potensi aksi sering gagal untuk melepaskan pemancar apapun, dan bahkan ketika itu terjadi, jumlahnya bervariasi.

Setelah dilepaskan dari sel presinaptik, neurotransmitter berdifusi melintasi celah sinaptik ke membran postsinaptik, tempat ia menempel pada reseptor. Neurotransmitter membutuhkan waktu tidak lebih dari 0,01 ms untuk menyebar melintasi celah, yang lebarnya hanya 20 hingga 30 nanometer (nm). Ingat, Sherrington tidak percaya proses kimia bisa cukup cepat untuk menjelaskan aktivitas di sinapsis. Dia tidak membayangkan celah sempit di mana bahan kimia dapat menyebar begitu cepat

Selama bertahun-tahun, para peneliti percaya bahwa setiap neuron melepaskan hanya satu neurotransmitter, tetapi peneliti kemudian menemukan bahwa banyak, mungkin sebagian besar, neuron melepaskan kombinasi dari dua atau lebih pemancar. Beberapa neuron melepaskan dua pemancar pada saat yang sama , sedangkan beberapa melepaskan satu pada awalnya dan satu lagi perlahan kemudian (Borisovska, Bensen, Chong, & Westbrook, 2013). Dalam beberapa kasus neuron Di ujung akson, potensial aksi itu sendiri tidak melepaskan neurotransmitter. Sebaliknya, depolarisasi membuka gerbang kalsium yang bergantung pada tegangan di terminal presinaptik. Dalam 1 atau 2 milidetik (ms) setelah kalsium memasuki terminal, menyebabkan eksositosis-semburan pelepasan neurotrans mitra dari neuron presinaptik. Potensi aksi sering gagal untuk melepaskan pemancar apapun, dan bahkan ketika itu terjadi, jumlahnya bervariasi (Craig & Boudin, 2001).

Setelah dilepaskan dari sel presinaptik, neurotransmitter berdifusi melintasi celah sinaptik ke membran postsinaptik, tempat ia menempel pada reseptor. Neurotransmitter membutuhkan waktu tidak lebih dari 0,01 ms untuk menyebar melintasi celah, yang lebarnya hanya 20 hingga 30 nanometer (nm). Ingat, Sherrington tidak percaya proses kimia bisa cukup cepat untuk menjelaskan aktivitas di sinapsis. Dia tidak membayangkan celah sempit di mana bahan kimia dapat menyebar begitu cepat.

Selama bertahun-tahun, para peneliti percaya bahwa setiap neuron melepaskan hanya satu neurotransmitter, tetapi peneliti kemudian menemukan bahwa banyak, mungkin sebagian besar, neuron melepaskan kombinasi dari dua atau lebih pemancar (Hökfelt, Johansson, & Goldstein, 1984). Beberapa neuron melepaskan dua pemancar pada saat yang sama (Tritsch, Ding, & Sabatini, 2012), sedangkan beberapa melepaskan satu pada awalnya dan satu lagi perlahan, kemudian dalam beberapa kasus neuron melepaskan pemancar yang berbeda dari cabang akson yang berbeda (Nishimaru, pemancar yang berbeda dari cabang akson yang berbeda.

Activating Receptors of the Postsynaptic Cell

Konsep sinapsis Sherrington sederhana: Input menghasilkan eksitasi atau inhibisi—dengan kata lain, on/off. Saat Eccles merekam dari sel individu, dia kebetulan memilih sel yang hanya menghasilkan EPSP singkat dan IPSP lagi, hanya on/off. Penemuan transmisi kimia pada sinapsis pada awalnya tidak mengubah itu. Para peneliti menemukan lebih banyak neurotransmiter dan bertanya-tanya. "Mengapa sistem saraf menggunakan begitu banyak bahan kimia, jika semuanya menghasilkan jenis pesan yang sama?" Akhirnya mereka menemukan bahwa pesannya lebih rumit dan lebih bervariasi. Efek neurotransmitter tergantung pada reseptornya pada sel postsinaptik. Ketika neurotransmiter melekat pada reseptornya, reseptor dapat membuka suatu saluran—melakukan efek ionotropik—efek metabotropik.

lonotropic Effects

Sebagai salah satu jenis reseptor, neurotransmiter mengerahkan efek ionotropik, sesuai dengan efek on/off singkat yang dipelajari Sherrington dan Eccles. Bayangkan sebuah kantong kertas yang ditutup di bagian atas. Jika Anda melepaskannya, lubangnya akan membesar sehingga ada sesuatu yang bisa masuk atau keluar dari tas. Reseptor ionotropik seperti itu. Ketika neurotransmitter berikatan dengan reseptor ionotropik, ia memelintir reseptor cukup untuk membuka saluran pusatnya, yang dibentuk untuk membiarkan jenis anak tertentu lewat. Berbeda dengan saluran natrium dan kalium sepanjang akson, yang diberi gerbang tegangan, saluran yang dikendalikan oleh neurotransmitter adalah saluran pemancar atau saluran ligan. (Ligan adalah bahan kimia yang berikatan dengan bahan kimia lain.) Artinya, ketika neurotransmitter menempel, ia membuka saluran.

Efek lonotropik dimulai dengan cepat, terkadang dalam waktu kurang dari satu milidetik setelah pemancar terpasang (Lisman. Raghavachari, & Tsien, 2007). Efeknya meluruh dengan waktu paruh sekitar 5 ms. Mereka sangat cocok untuk menyampaikan informasi visual, informasi pendengaran, dan hal lain yang perlu diperbarui secepat mungkin.

Neuropeptides

Para peneliti sering menyebut neuropeptida sebagai neuromodulator, karena mereka memiliki beberapa sifat yang membedakannya dari pemancar lain (Ludwig & Leng 2006). Sedangkan neuron mensintesis sebagian besar neurotransmiter lain di terminal presinaptik, neuron mensintesis neuropeptida di badan sel dan kemudian secara perlahan memindahkannya ke bagian sel yang lain. Sementara neurotransmiter lain dilepaskan di terminal akson, neuropeptida dilepaskan terutama oleh dendrit, dan juga oleh badan sel dan sisi akson. Satu potensial aksi dapat melepaskan neurotransmiter, tetapi pelepasan neuropeptida membutuhkan stimulasi berulang. Namun, setelah beberapa dendrit melepaskan neuropeptida, bahan kimia yang dilepaskan tersebut memicu dendrit terdekat lainnya untuk melepaskan neuropeptida yang sama juga, termasuk dendrit dari sel lain. Jadi, neuron yang mengandung neuropeptida tidak sering melepaskannya, tetapi ketika melepaskannya, mereka melepaskannya dalam jumlah besar. Selain itu, tidak seperti pemancar lain yang dilepaskan tepat di dekat reseptornya, neuropeptida berdifusi secara luas, secara perlahan memengaruhi banyak neuron di wilayah otaknya. Dengan cara itu mereka menyerupai hormon. Karena banyak dari mereka mengerahkan efeknya dengan mengubah aktivitas gen, efeknya bertahan lama, dalam kisaran 20 menit atau lebih. Neuropeptida penting untuk rasa lapar, haus, dan perubahan perilaku dan pengalaman jangka panjang lainnya. Tabel 2.2 merangkum perbedaan antara neurotransmiter lain dan neuropeptida.

Variation in Receptors

Otak memiliki berbagai macam reseptor, termasuk setidaknya 26 jenis reseptor GABA dan setidaknya 7 keluarga reseptor serotonin, berbeda dalam strukturnya (C. Wang et al., 2013). Reseptor berbeda dalam sifat kimianya, respons terhadap obat, dan peran dalam perilaku. Karena variasi dalam sifat ini, adalah mungkin untuk merancang obat dengan efek khusus pada perilaku. Misalnya, reseptor serotonin tipe 3 memediasi mual, dan obat ondansetron yang memblokir reseptor ini membantu pasien kanker menjalani pengobatan tanpa mual.

Reseptor yang diberikan dapat memiliki efek yang berbeda untuk orang yang berbeda, atau bahkan di berbagai bagian otak seseorang, karena perbedaan ratusan protein yang terkait dengan sinaps (O'Rourke, Weiler, Micheva, & Smith, 2012). Sinaps adalah tempat yang rumit, di mana protein menambatkan neuron presinaptik ke neuron postsinaptik dan memandu molekul neurotransmitter ke reseptornya. Abnormalitas protein perancah ini telah dikaitkan dengan peningkatan kecemasan. gangguan tidur, dan masalah perilaku lainnya. Karena pentingnya semua protein ini, manusia dapat bervariasi secara genetik dalam banyak cara yang memengaruhi perilaku

Electrical Synapses

Di awal modul ini, Anda belajar bahwa Sherrington salah berasumsi bahwa sinapsis menyampaikan pesan secara elektrik, Yah, dia tidak sepenuhnya salah. Beberapa sinapsis tujuan khusus beroperasi secara elektrik. Karena transmisi listrik lebih cepat daripada transmisi kimia tercepat sekalipun, sinapsis listrik telah berkembang dalam kasus di mana sinkronisasi yang tepat antara dua sel penting. Misalnya, beberapa sel yang mengontrol ritme pernapasan Anda disinkronkan oleh sinapsis listrik. 

Pori-pori membran yang cukup besar dari satu neuron berbaris persis dengan pori-pori serupa di membran sel lainnya. Pori-pori ini cukup besar untuk natrium dan ion lainnya untuk lewat dengan mudah, dan tidak seperti saluran membran lain yang kita miliki setiap kali salah satu neuron terdepolarisasi, ion natrium dipertimbangkan, pori-pori ini tetap terbuka terus-menerus. Oleh karena itu, sel itu dapat dengan cepat masuk ke neuron lain dan mendepolarisasinya juga. Akibatnya, kedua neuron bertindak seolah-olah mereka adalah satu neuron. Sekali lagi kita melihat berbagai macam sinapsis dalam sistem saraf.

Hormones

Pengaruh hormonal menyerupai transmisi sinaptik dalam banyak hal, termasuk fakta bahwa banyak bahan kimia berfungsi baik sebagai hormon maupun sebagai neurotransmiter. Hormon adalah zat kimia yang disekresikan oleh sel-sel di satu bagian tubuh dan dibawa oleh darah untuk mempengaruhi sel-sel lain. Neurotransmiter seperti sinyal telepon: Ini menyampaikan pesan dari pengirim ke penerima yang dituju. Hormon berfungsi lebih seperti stasiun radio: Mereka menyampaikan pesan ke penerima mana pun yang disetel ke stasiun yang tepat. Neuropeptida bersifat menengah. Mereka berdifusi hanya di dalam otak, dan darah tidak membawanya ke bagian tubuh yang lain. Gambar 2.21 menampilkan kelenjar endokrin (penghasil hormon) utama. 

 Hormon sangat berguna untuk mengoordinasikan perubahan jangka panjang di berbagai bagian tubuh. Misalnya. burung yang bersiap untuk migrasi mengeluarkan hormon yang mengubah pola makan dan pencernaannya untuk menyimpan energi ekstra untuk perjalanan panjang. Dua jenis hormon adalah hormon protein dan hormon peptida, yang tersusun dari rantai asam amino. (Protein adalah rantai yang lebih panjang dan peptida lebih pendek.) Hormon protein dan peptida menempel pada membran reseptor, di mana mereka mengaktifkan pembawa pesan kedua di dalam sel persis seperti sinapsis metabotropik. 

  REFRENSI

  Ni Putu Winda Pradnyawati, Universitas Udayana 

38a97117b59e84c098ce44b92e040968.pdf (unud.ac.id)

SEL SARAF DAN SARAF IMPULS (NERVE CELLS AND NERVE IMPULS)

A. SISTEM SEL SARAF

1.      Neuron dan Glia

Neuron berfungsi menerima informasi dan mengirimkannya ke sel lain, sedangkan dulu ya berfungsi sebagai pendukung kerja sel saraf. 

Struktur Sel Hewan

·         membran atau membran plasma, struktur yang memisahkan bagian dalam sel dan luar.

·         nukleus (dimiliki oleh semua hewan, kecuali mamalia), struktur yang mengatur dan mengendalikan aktivitas metabolisme dalam sel.

·         mitokondria, struktur yang melakukan aktivitas metabolisme dan menyediakan energi yang digunakan untuk sel.

·         ribosom, struktur yang merupakan sebagai tempat sintesis dan membuat protein dari semua asam amino.

·         retikulum endoplasma, berfungsi untuk mengangkut protein yang baru disintesis ke tempat lain.

 

Struktur Neuron

video mengenai neuron

·         badan sel, berfungsi menerima rangsangan dari dendrit kemudian meneruskan rangsangan tersebut ke akson.

·         dendrit, berfungsi untuk menerima dan menghantarkan rangsangan dari badan sel.

·         akson (neurit), bertugas mengantarkan impuls dari badan sel menuju efektor seperti sel otot atau sel kelenjar.

·         selaput mielin, melindungi sel saraf dari kerusakan dan mencegah bocornya impuls.

·         sel schwaan, berguna untuk mempercepat jalannya impuls dan menyediakan nutrisi bagi neuri.

·         nodus ranvier, sebagai loncatan impuls saraf agar cepat sampai ke tempat tujuan.

·         sinapsis, menyediakan koneksi antar neuron sehingga memungkinkan terjadinya pertukaran informasi antar neuron tersebut.

 

Variasi Neuron

Neuron mempunyai variasi dalam berbagai ukuran, bentuk, dan fungsi. Variasi tersebut menentukan hubungan neuron dengan yang lain serta menentukan fungsinya. Misalnya saja dendrit purkinje yang bercabang banyak di otak memungkinkan untuk menerima input hingga 200.000 neuron. Sebaliknya, nelpon bipolar di retina yang memiliki cabang pendek menerima beberapa input dari beberapa sel.

 

Glia

video mengenai glia

Merupakan komponen lain dari sistem saraf dan melakukan banyak fungsi. Jumlah glia melebihi jumlah neuron pada korteks otak, namun secara keseluruhan jumlahnya hampir sama. Struktur yang ada pada sel glia secara umum terbagi atas empat macam:

a.      Sel glia yang mendominasi sistem saraf pusat atau sumsum tulang belakang dan otak, seperti:

·     mikroglia, sel kecil yang bereaksi sebagai fagosit dan juga dapat membersihkan komponen-komponen yang bisa mengancam sistem saraf.

·  oligodendrosit, sel yang memiliki peran dalam membentuk selubung mielin untuk sistem saraf pusat.

·    astrosit, berfungsi untuk menyatukan antar neuron dan berperan dalam aktivitas neutransmitter serta perbaikan untuk cedera otak.

·   sel ependim, berperan sebagai prekursor untuk sel saraf bawah otak dewasa serta melindungi medula spinalis.

b.      Sel glia yang mendominasi sel saraf tepi, seperti:

·  sel schwan, sel yang mempunyai fungsi sebagai pembentuk selubung mielin sel saraf.

 

2.      Penghalang Darah-Otak (Blood Brain Barrier/BBB)

Blood Brain barrier berfungsi sebagai penjaga sistem pertahanan dan homeostatis otak. Endotelial BBB dengan segala keunikannya mampu mencegah masuknya zat asing dan patogen ke dalam jaringan otak. Ketika tubuh dehidrasi, kekurangan oksigen atau dalam kondisi puasa, BBB melakukan pengaturan sedemikian rupa sehingga komposisi zat esensial penunjang fungsi otak tetap pada pajak jumlah yang optimal.

BBB bergantung pada sel-sel endoterm yang membentuk dinding kapiler. Di luar otak sel-sel tersebut dipisahkan oleh celah kecil, namun di dalam otak sel-sel tersebut dapat memblokir virus, bakteri, dan bahan kimia berbahaya lainnya dari saluran.

 

3.      Makanan Vertebrata Neuron

Sebagian besar sel menggunakan berbagai karbohidrat dan lemak untuk nutrisi, tetapi neuron vertebrata bergantung pada glukosa. Karena metabolisme glukosa membutuhkan oksigen, maka yang akan pun membutuhkan pasokan Oksigen yang stabil. Untuk menggunakan glukosa tubuh membutuhkan vitamin B1 yaitu tiamina. Kekurangan tiamina dalam waktu lama menyebabkan kematian neuron dan suatu kondisi yang disebut sindrom korsakof yang ditandai dengan gangguan memori yang parah.

 

B.     IMPULS SARAF

1.      Potensi Istirahat Neuron

Pesan dalam sebuah jawaban dihasilkan dari potensi istilah dari neuron tersebut. Saat istirahat membran mempertahankan listrik Gradien yang juga dikenal sebagai polarisasi, perbedaan dalam muatan elektrik antara bagian dalam dan luar sel. Perbedaan dari tegangan tersebut disebut potensial istirahat.

 

Ketika membran neuron dalam keadaan istirahat, bagian dalam sel memiliki muatan yang lebih negatif dibandingkan dengan bagian luar. Biasanya, dalam keadaan ini, membran memiliki tegangan mendekati -70 mikrovolt (mV). Artinya, bagian dalam neuron lebih kecil 70 mV dari bagian luar, meskipun harus disebutkan bahwa tegangan ini dapat bervariasi, antara -30 mV dan -90 mV. Juga, saat ini ada lebih banyak ion natrium (Na) di luar neuron dan lebih banyak ion kalium (K) di dalamnya.

 

Mengapa potensi istirahat dibutuhkan? Tubuh menginvestasikan banyak energi untuk mengoperasikan natrium kalium yang mempertahankan potensial istirahat. Potensial istirahat mempersiapkan jawaban merespon dengan cepat sehingga eksitasi melakukan membuka saluran yang memungkinkan natrium untuk memasuki sel dengan cepat pula. Membran melakukan tugasnya terlebih dahulu dengan mempertahankan gradien konsentrasi natrium sehingga sel pun dapat dipersiapkan merespon rangsangan dengan penuh tenaga.

 

2.      Potensial aksi

video potensial aksi

Merupakan aliran ionik positif dan negatif yang bergerak di dalam membran sel. Tahap dalam potensial aksi terbagi atas:

a)      Tahap polarisasi

Merupakan tahapan potensial membran istirahat sebelum adanya potensial aksi. Pada membran negatif sebesar -900 mV.

b)     Tahap depolarisasi

Dimulai dari satu titik dipertemukan membran dan akan merambat ke seluruh permukaan membran. Pada tahap ini membran sangat permeabel reaktif terhadap ion Na dan kanal Na+ terbuka dan masuk ke dalam sehingga potensial membran meningkat dan mengakibatkan terjadinya overshoot jika potensial berada di atas 0.

c)      Tahap repolarisasi

Diawali dari suatu titik dan merambat ke seluruh permukaan membran sel. Bila seluruh membran sel sudah bermuatan negatif di sisi dalam, maka dikatakan sel dalam keadaan istirahat atau keadaan polarisasi kembali dan siap untuk menerima rangsangan berikutnya.

 

3.      Propagasi potensial aksi

Merupakan aliran ionik positif dan negatif yang bergerak di membran sel. Langkah awal pengelolaan informasi Indra adalah transformasi energi stimulus menjadi potensial reseptor, lalu menjadi potensial aksi pada serabut saraf.

 

4.      Selubung mielin dan konduksi saltatory

selubung mielin

konduksi saltatory

Potensial aksi terjadi melalui konduksi ion Na+ sign dan ion K+ di sepanjang akson. Saat terjadinya rangsangan, impuls akan dihantarkan sepanjang akson melalui perpindahan ion-ion tersebut. Di sepanjang akson terdapat pompa ion yang akan terbuka saat ada rangsangan, terbukanya pompa ini menyebabkan ion dari cairan ekstraseluler dapat masuk ke dalam cairan intraseluler maupun sebaliknya. Konduksi ion tersebut dapat terjadi di membran akson yang tidak ditutupi oleh selubung mielin. Pada saraf yang aksonnya dilapisi oleh selubung mielin terjadi konduksi saltatori. Konduksi saltatori adalah potensial aksi yang bergerak melompat-lompat dari nodus ranvier ke nodus ranvier selanjutnya. Konduksi ini memungkinkan hantaran impuls berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan konduksi pada saraf yang tidak diselubungi oleh mielin. Pada saraf yang tidak diselubungi mielin konduksi berlangsung di sepanjang membran akson. Sehingga luas permukaan yang harus dilewati oleh potensial aksi lebih panjang dan memakan waktu lebih lama dibandingkan konduksi saltatori.

 

5.      Neuron local

Neuron tanpa akson bentukan informasi hanya dengan neuron terdekatnya, oleh karena itu disebut dengan lokal. Neuron lokal tidak tidak memiliki akson sehingga membuatnya tidak mengikuti Hukum The All or None. Ketika sebuah nelpon lokal menerima informasi dari orang lain, Ia memiliki potensi bertingkat, potensi membran yang bervariasi besarnya sebanding dengan intensitas stimulus. Perubahan potensial membran menyebabkan segala arah ke daerah sel yang berdekatan. Area sel yang berbeda ini menghubungkan neuron lain dan merangsangnya atau menghambatnya.

 

6.      Hukum the all or none

Merupakan prinsip bahwa kekuatan di mana saraf atau serat otot merespon stimulus tidak tergantung pada kekuatan stimulus. Jika stimulus itu melebihi ambang batas potensial, saraf otot akan memberikan respon yang lengkap. Namun jika tidak ada tanggapan ini berlaku untuk seluruh otot rangka bukan hanya untuk saraf otot tunggal.

Jurnal referensi:

188611811.pdf (core.ac.uk)

Anggota Kelompok 4:

1. Riska Alkaysa 0603522040 
2. Aminah 0603522052 
3. Dafita Tyaga Tsany 0603522054 
4. Fahira Azra Noor 0603522055 
5. Firmanda Rhamanisah Hiqma 0603522056 
6. Lyra Djakiyyah 0603522060 
7. Thesa Risanda Putri 0603522064
8. Kaisyah Aliyyah Hilba Siregar 0603522067