BAB 6 Other Sensory Systems

 Menurut pepatah penduduk asli Amerika, “Sebuah jarum pinus jatuh. Elang melihatnya. Rusa mendengarnya. Beruang itu mencium baunya” (Herrero, 1985). Setiap spesies menanggapi jenis informasi yang paling berguna. Beberapa burung memiliki reseptor untuk mendeteksi medan magnet, informasi yang berguna saat mengarahkan utara dan selatan selama migrasi (Wu & Dickman, 2012). Telinga katak pohon hijau, Hyla cinerea, paling peka terhadap suara pada frekuensi yang menonjol pada panggilan kawin jantan dewasa (Moss & Simmons, 1986). Nyamuk memiliki reseptor yang mendeteksi bau keringat manusia—dan karenanya membantu mereka menemukan dan menggigit kita (Hallem, Fox, Zwiebel, & Carlson, 2004). Kelelawar menemukan serangga dengan memancarkan gelombang sonar pada 20.000 hingga 100.000 hertz (Hz, siklus per detik), jauh di atas jangkauan pendengaran manusia dewasa (Griffin, Webster, & Michael, 1960), dan kemudian menemukan serangga dari gema. Anehnya, beberapa ngengat memacetkan sinyal dengan memancarkan panggilan frekuensi tinggi yang serupa (Corcoran, Barber, & Conner, 2009).

Manusia juga memiliki spesialisasi sensorik yang penting. Indera perasa kita mengingatkan kita pada kepahitan racun (Richter, 1950; Schiffman & Erickson, 1971) tetapi tidak menanggapi zat seperti selulosa yang tidak membantu atau merugikan kita. Sistem penciuman kita tidak responsif terhadap gas yang tidak perlu kita deteksi (misalnya karbon dioksida), tetapi sangat responsif terhadap bau daging busuk. Bab ini membahas bagaimana sistem sensorik kita memproses informasi yang berguna secara biologis.

 

6.1 Audition

 

Evolusi telah digambarkan sebagai "hemat." Setelah memecahkan satu masalah, ia memodifikasi solusi itu untuk masalah lain alih-alih memulai dari awal. Misalnya, bayangkan sebuah gen untuk reseptor visual pada vertebrata awal. Buat duplikat gen itu, modifikasi sedikit, dan presto: Gen baru membuat reseptor yang merespons panjang gelombang cahaya yang berbeda, dan penglihatan warna menjadi mungkin. Dalam bab ini, Anda akan melihat lebih banyak contoh dari asas tersebut. Berbagai sistem sensorik memiliki spesialisasi mereka, tetapi mereka juga memiliki banyak kesamaan.

 

Sound and The Ear (Suara dan telinga)

 

Pendengaran memberitahu kita tentang banyak jenis informasi berguna. Jika Anda mendengar papan berderak di rumah Anda atau ranting patah di hutan, Anda tahu bahwa Anda tidak sendirian. Anda mendengar napas, dan Anda tahu ada orang atau hewan yang dekat. Kemudian Anda mendengar suara ramah yang akrab, dan Anda tahu bahwa semuanya baik-baik saja.

 

1. Physics and Psychology of Sound (Fisika dan Psikologi Bunyi)

Gelombang suara adalah kompresi periodik udara, air, atau media lainnya. Saat pohon tumbang, pohon dan tanah bergetar, menimbulkan gelombang suara di udara yang memekakkan telinga. Gelombang suara bervariasi dalam amplitudo dan frekuensi. Amplitudo gelombang suara adalah intensitasnya. Secara umum, suara dengan amplitudo yang lebih besar terdengar lebih keras, tetapi ada pengecualian. Misalnya, orang yang berbicara dengan cepat terdengar lebih keras daripada musik lambat dengan amplitudo fisik yang sama.

Frekuensi suara adalah jumlah kompresi per detik, diukur dalam hertz (Hz, siklus per detik). Pitch adalah aspek persepsi yang terkait. Suara yang frekuensinya lebih tinggi memiliki nada yang lebih tinggi. Gambar 6.1 mengilustrasikan amplitudo dan frekuensi bunyi. Ketinggian setiap gelombang sesuai dengan amplitudo, dan jumlah gelombang per detik sesuai dengan frekuensi.

Kebanyakan manusia dewasa mendengar suara mulai dari sekitar 15 hingga 20 Hz hingga kurang dari 20.000 Hz. Anak-anak mendengar frekuensi yang lebih tinggi daripada orang dewasa, karena kemampuan untuk merasakan frekuensi tinggi menurun seiring bertambahnya usia dan paparan suara keras (B. A. Schneider, Trehub, Morrongiello, & Thorpe, 1986). Sebagai aturan, hewan yang lebih besar seperti gajah mendengar dengan baik pada nada yang lebih rendah, dan hewan kecil seperti tikus mendengar nada yang lebih tinggi, termasuk beberapa yang jauh di atas apa yang dapat kita dengar.

 

 

Selain amplitudo dan pitch, aspek bunyi yang ketiga adalah timbre (TAM-ber), yang berarti kualitas nada atau kompleksitas nada. Dua alat musik yang memainkan nada yang sama dengan kenyaringan yang sama terdengar berbeda, seperti halnya dua orang yang menyanyikan nada yang sama dengan kenyaringan yang sama. Misalnya, instrumen apa pun yang memainkan nada pada 256 Hz akan secara bersamaan menghasilkan suara pada 128 Hz, 512 Hz, dan seterusnya, yang dikenal sebagai harmonik nada utama. Jumlah harmonik berbeda di antara instrumen, memberikan timbre.

Orang mengkomunikasikan emosi dengan perubahan nada, kenyaringan, dan timbre. Misalnya, cara Anda mengatakan "itu menarik" dapat menunjukkan persetujuan (itu benar-benar menarik), sarkasme (itu benar-benar membosankan), atau kecurigaan (Anda mengira seseorang mengisyaratkan sesuatu tanpa mengatakannya). Menyampaikan informasi emosional dengan nada suara dikenal sebagai prosodi.

 

2. Structures of The Ear (Struktur Telinga)

Rube Goldberg (1883–1970) menggambar kartun penemuan yang rumit dan dibuat-buat. Misalnya, seseorang menginjak ambang pintu depan mungkin menarik tali yang mengangkat ekor kucing, membangunkan kucing, yang kemudian mengejar seekor burung yang sedang beristirahat dengan keseimbangan, yang berayun ke atas untuk membunyikan bel pintu. Fungsi telinga cukup rumit untuk menyerupai perangkat Rube Goldberg, tetapi tidak seperti penemuan Goldberg, telinga benar-benar berfungsi.

Ahli anatomi membedakan telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam (lihat Gambar 6.2). Telinga luar termasuk pinna, struktur daging dan tulang rawan yang melekat pada setiap sisi kepala.  Setelah gelombang suara melewati liang telinga (lihat Gambar 6.2), gelombang tersebut mengenai membran timpani, atau gendang telinga, di telinga tengah. Membran timpani bergetar pada frekuensi yang sama dengan gelombang suara yang menyerangnya. Membran timpani terhubung ke tiga tulang kecil yang mengirimkan getaran ke jendela oval, membran telinga bagian dalam.

 

Tulang-tulang ini terkadang dikenal dengan nama Inggrisnya (palu, landasan, dan sanggurdi) dan terkadang dengan nama Latinnya (malleus, incus, dan stapes). Membran timpani berukuran sekitar 20 kali lebih besar dari pelat kaki sanggurdi, yang terhubung ke jendela oval. Seperti pada pompa hidrolik, getaran membran timpani berubah menjadi getaran yang lebih kuat dari sanggurdi yang lebih kecil. Efek bersih mengubah gelombang suara menjadi gelombang dengan tekanan lebih besar pada jendela oval kecil. Transformasi ini penting karena getaran di udara tidak dapat secara langsung menghasilkan getaran yang signifikan pada cairan kental di belakang jendela oval.

Telinga bagian dalam berisi struktur berbentuk siput yang disebut koklea (KOCK-lee-uh, bahasa Latin untuk "siput"). Penampang melalui koklea, seperti pada Gambar 6.2c, menunjukkan tiga terowongan panjang berisi cairan: skala vestibuli, skala media, dan skala timpani. Sanggurdi membuat jendela oval bergetar di pintu masuk skala vestibuli, sehingga menggerakkan cairan di koklea. Reseptor pendengaran, yang dikenal sebagai sel rambut, terletak di antara membran basilaris koklea di satu sisi dan membran tektorial di sisi lainnya (lihat Gambar 6.2d). Getaran dalam cairan koklea menggantikan sel-sel rambut, yang merespons perpindahan sekecil 10210 meter (sekitar diameter atom), sehingga membuka saluran ion di membrannya (Fettiplace, 1990; Hudspeth, 1985). Gambar 6.3 menunjukkan mikrograf elektron dari sel-sel rambut manusia. Sel-sel rambut menggairahkan sel-sel saraf pendengaran, yang merupakan bagian dari saraf kranial kedelapan

 

Pitch Perception (Persepsi Lapangan)

 

kemampuan kita untuk memahami ucapan atau menikmati musik bergantung pada kemampuan kita untuk membedakan suara dari frekuensi yang berbeda.

1. Teori Tempat: Setiap area di sepanjang membran basilar disetel ke frekuensi tertentu dan bergetar setiap kali frekuensi itu ada. Setiap frekuensi mengaktifkan sel-sel rambut hanya pada satu tempat di sepanjang membran basilar, dan otak membedakan frekuensi yang mengaktifkan neuron. Teori ini memiliki kejatuhan karena berbagai bagian membran basilar terikat terlalu kencang untuk beresonansi seperti senar piano.
2. Teori Frekuensi: Kami merasakan nada tertentu ketika membran basilar bergetar selaras dengan suara, menyebabkan akson saraf pendengaran menghasilkan potensial aksi pada frekuensi yang sama. Teori saat ini adalah modifikasi dari teori tempat dan frekuensi: Untuk suara frekuensi rendah (di bawah 100 Hz), membran basilar bergetar selaras dengan gelombang suara sesuai dengan teori frekuensi. Nada suara diidentifikasi oleh frekuensi impuls dan kenyaringan diidentifikasi oleh jumlah sel tembak. Potensi aksinya dikunci fase ke puncak gelombang suara (yaitu, terjadi pada fase yang sama dalam gelombang suara), seperti yang diilustrasikan di sini:

 

3. Prinsip voli dari diskriminasi nada: Korteks pendengaran secara keseluruhan dapat memiliki gelombang impuls hingga sekitar 4000 per detik, meskipun tidak ada akson individu yang mendekati frekuensi ini sendirian. Prinsip voli diyakini penting untuk persepsi nada di bawah 4000 Hz, meskipun tidak jelas bagaimana otak menggunakan informasi ini.

4. Untuk tinggi suara (di atas 4000 Hz), kami menggunakan mekanisme yang mirip    denganteori penempatan. Getaran frekuensi tinggimenyerang membran basilar, menyebabkan gelombang berjalan. Halini menyebabkan perpindahan sel-sel rambut di dekat pangkal (di mana sanggurdi bertemu dengan koklea). Suara frekuensi rendah menghasilkan perpindahan lebih jauh di sepanjang membran.
5. Tuli nada atau amusia: Suatu gangguan di mana individu sangat terganggu dalam mendeteksi perubahan kecil dalam frekuensi. Banyak kerabat penderita amusia memiliki kondisi yang sama. Hal ini terkait dengan korteks pendengaran yang lebih tebal dari rata-rata di belahan kanan tetapi lebih sedikit dari koneksi rata-rata dari korteks pendengaran ke korteks frontal.
6. Nada absolut atau nada sempurna: Kemampuan untuk mendengar nada dan mengidentifikasinya secara akurat. Ini agak ditentukan oleh kecenderungan genetik. Penentu utama adalah pelatihan musik ekstensif.

 

The Auditory Cortex

 

Auditori Informasi pendengaran melewati beberapa struktur subkortikal dengan persilangan penting di otak tengah yang memungkinkan setiap belahan otak depan mendapatkan input pendengaran utama dari telinga yang berlawanan. Korteks pendengaran primer (area A1): Tujuan akhir dari informasi pendengaran terletak di korteks temporal superior. Area A1 juga penting untuk citra pendengaran. Mirip dengan sistem visual, sistem pendengaran membutuhkan pengalaman untuk berkembang secara normal. Kebisingan yang konstan dan kurangnya paparan suara akan mengganggu perkembangan sistem pendengaran.

Kerusakan pada A1 tidak membuat seseorang tuli; itu dapat menghalangi kemampuan untuk mengenali kombinasi atau urutan suara, seperti musik atau ucapan. Di korteks pendengaran primer, sel merespons nada tertentu secara istimewa. Sel-sel yang lebih menyukai nada tertentu dalam kluster korteks pendengaran bersama-sama menyediakan peta suara yang disebut sebagai peta tonotopik. Dengan demikian, area kortikal dengan respons terbesar menunjukkan suara atau suara apa yang terdengar.

Hearing Loss (Gangguan Pendengaran)

A.    Kegagalan(deafness)

Konduktif atau tuli telinga tengah: tulang telinga tengah untuk mengirimkan gelombang suara dengan benar ke koklea. Tuli konduktif dapat disebabkan oleh penyakit, infeksi, atau pertumbuhan tulang tumor di dekat telinga. Ketulian ini dapat diperbaiki dengan operasi atau alat bantu dengar. Tuli saraf atau telinga bagian dalam: Kerusakan pada koklea, sel rambut, atau saraf pendengaran yang menyebabkan gangguan pendengaran permanen pada satu hingga semua rentang frekuensi. Tuli saraf dapat diwariskan atau disebabkan oleh masalah prenatal dan gangguan anak usia dini. Tinnitus: Dering yang sering atau konstan di telinga. Tinnitus sering dihasilkan oleh tuli saraf. Ini adalah fenomena yang mirip dengan phantom limb, di mana akson yang berhubungan dengan bagian tubuh lainnya dapat menyerang area otakyang sebelumnya responsif terhadap suara, terutama suara frekuensi tinggi.

B.     Pemanasan, Perhatian, dan Usia Tua (Hearing, Attention, and old Age)

Banyak orang lanjut usia terus mengalami masalah pendengaran meski memakai alat bantu dengar. Bagian dari penjelasannya adalah bahwa area otak yang bertanggung jawab untuk pemahaman bahasa menjadi kurang aktif. Penjelasan lainnya berkaitan dengan perhatian. Banyak orang tua mengalami penurunan neurotransmiter penghambat di bagian pendengaran otak. Akibatnya, mereka kesulitan menekan suara yang tidak relevan dan memperhatikan yang penting. Selain itu, alih-alih memberikan respons yang cepat dan tajam terhadap setiap suara, korteks pendengaran telah menunda, menyebarkan respons terhadap setiap suara, sehingga respons terhadap satu suara sebagian tumpang tindih dengan respons terhadap yang lain.

Sound Localization (Lokalisasi Bunyi)

Menentukan arah dan jarak bunyi memerlukan perbandingan respons kedua telinga. Salah satu caranya adalah perbedaan waktu tiba di kedua telinga. Isyarat lain untuk lokasi adalah perbedaan intensitas antara telinga. Untuk suara frekuensi tinggi, dengan panjang gelombang lebih pendek dari lebar kepala, kepala menciptakan bayangan suara, membuat suara lebih keras untuk telinga yang lebih dekat. Manusia dewasa akurat di lokalisasi untuk frekuensi di atas 2000 hingga 3000 Hz, dan kurang akurat untuk frekuensi yang semakin rendah. Isyarat ketiga adalah perbedaan fase antara telinga. Setiap gelombang suara memiliki fase dengan puncak berturut-turut terpisah 360 derajat.

6.2 Indera Mekanis

Mekanik merespons tekanan, pembengkokan, atau distorsi lain dari reseptor.

Vestibular Sensation (Sensasi Vestibular)

Organ vestibular memantau gerakan kepala dan mengarahkan gerakan kompensasi mata. Sangat penting untuk gerakan mata dan menjaga keseimbangan. Organ vestibular terdiri dari sakulus, utrikulus, dan tiga saluran setengah lingkaran. Partikel kalsium karbonat (otolith) yang terletak di sebelah sel rambut menggairahkannya saat kepala dimiringkan ke arah yang berbeda. Tiga kanal setengah lingkaran diisi dengan zat seperti jeli dan dilapisi dengan sel-sel rambut. Akselerasi kepala menyebabkan zat ini mendorong sel-sel rambut, yang pada gilirannya menyebabkan potensial aksi dari sistem vestibular berjalan melalui bagian saraf kranial kedelapan ke batang otak dan serebelum.

Somatosensation (Somatosensasi)

Sistem somatosensori melibatkan sensasi tubuh dan gerakannya, termasuk sentuhan diskriminatif, tekanan dalam, dingin, hangat, nyeri, gatal, menggelitik, serta posisi dan gerakan sendi.

1. Somatosensory receptors (Reseptor Somatosensori)

Contoh reseptor sentuhan adalah reseptor nyeri, ujung Ruffini, sel darah Meissner, dan sel darah Pacinian. Stimulasi reseptor sentuhan membuka saluran natrium di akson, kemungkinan memulai potensial aksi jika stimulasi cukup kuat.

2. Tickle (Menggelitik)

Sensasi menggelitik itu menarik tetapi kurang dipahami. Mengapa Anda tidak bisa menggelitik diri sendiri? Saat Anda menyentuh diri Anda sendiri, otak Anda membandingkan rangsangan yang dihasilkan dengan rangsangan yang "diharapkan" dan menghasilkan respons somatosensori yang lebih lemah daripada yang Anda alami dari sentuhan tak terduga

3. Somatosensation in the Central nervous System (Somatosensasi di Sistem Saraf Pusat)

Informasi dari reseptor sentuhan di kepala masuk ke SSP melalui saraf kranial. Informasi dari reseptor sentuhan di bawah kepala memasuki sumsum tulang belakang melalui 31 saraf tulang belakang dan diteruskan ke otak. Setiap saraf tulang belakang memiliki komponen sensorik dan komponen motorik. Setiap saraf tulang belakang sensorik mempersarafi area tubuh yang terbatas yang disebut dermatom. Informasi sensorik dari sumsum tulang belakang dikirim ke talamus sebelum melakukan perjalanan ke korteks somatosensori di lobus parietal.

Korteks somatosensori menerima informasi terutama dari sisi kontralateral tubuh. Kerusakan pada korteks somatosensori merusak persepsi tubuh. Seorang pasien penderita Alzheimer yang menunjukkan kerusakan seperti itu mengalami kesulitan mengenakan pakaiannya dengan benar.

Pain (Nyeri)

1. Stimuli and Spinal Cord Paths

Nyeri, pengalaman yang ditimbulkan oleh rangsangan berbahaya, mengarahkan perhatian kita pada bahaya. Jalur Rangsangan dan Sumsum Tulang Belakang:

a)      Sensasi nyeri dimulai dengan reseptor yang paling tidak terspesialisasi, ujung saraf telanjang.

b)      Akson yang membawa informasi nyeri memiliki sedikit atau tidak ada myelin dan oleh karena itu menghantarkan impuls secara relatif lambat, dalam kisaran 2 hingga 20 meter per detik (m/s).

c)      Akson yang lebih tebal dan lebih cepat menyampaikan rasa sakit yang tajam. Yang lebih tipis menyampaikan rasa sakit yang lebih tumpul.

d)      Nyeri ringan menyebabkan pelepasan neurotransmitter glutamat, sedangkan nyeri yang lebih kuat juga melepaskan beberapa neuropeptida termasuk substansi P dan CGRP (calcitonin generelated peptide).

e)      Sel-sel peka rasa sakit di sumsum tulang belakang menyampaikan informasi ke beberapa tempat di otak.

f)       Satu jalur meluas ke nukleus posterior ventral thalamus dan kemudian ke korteks somatosensori, yang merespons rangsangan nyeri, ingatan akan nyeri, dan sinyal yang memperingatkan nyeri yang akan datang.

g)      Jalur nyeri segera menyilang dari reseptor di satu sisi tubuh ke traktus yang naik ke sisi kontralateral medulla spinalis.

h)      Informasi sentuhan bergerak ke sisi ipsilateral sumsum tulang belakang ke medula, di mana ia menyilang ke sisi kontralateral.

i)       Rasa sakit dan sentuhan mencapai situs tetangga di korteks serebral.

 

2. Emotional Pain (Nyeri Emosional)

Rangsangan nyeri juga mengaktifkan jalur yang melewati formasio retikuler medula dan kemudian ke beberapa nuklei sentral thalamus, amigdala, hippocampus, korteks prefrontal, dan korteks cingulate. Area-area ini tidak bereaksi terhadap sensasi tetapi terhadap asosiasi emosionalnya. Rasa sakit hati bisa seperti rasa sakit yang nyata (Anda bisa meredakan perasaan sakit hati dengan obat pereda rasa sakit seperti acetaminophen (Tylenol®)!

3. Ways of relieving Pain (Cara Meredakan Rasa Sakit)

Ketidakpekaan terhadap rasa sakit itu berbahaya. Orang dengan gen yang menonaktifkan akson rasa sakit menderita cedera berulang dan umumnya gagal untuk belajar menghindari bahaya.

●        Opioid dan Endorfin

a)      Mekanisme Opioid: dilepaskan oleh otak untuk menumpulkan nyeri berkepanjangan setelah Anda diperingatkan akan bahaya.

b)      Opioid berikatan dengan reseptor di sumsum tulang belakang dan area abu-abu periaqueductal untuk memblokir pelepasan substansi P dan mengurangi nyeri berkepanjangan pemancar.

c)      Endorfin: yang melekat pada reseptor yang sama seperti morfin.Endorfin yang berbeda (dilepaskan secara alami oleh otak) meringankan berbagai jenis rasa sakit.

d)      Teori Gerbang: Informasi yang tidak terkait dengan rasa sakit berjalan ke sumsum tulang belakang dan menutup "gerbang" untuk masing-masing pesan rasa sakit, sehingga memodulasi pengalaman subjektif dari rasa sakit.Meskipun teori gerbang ternyata salah, prinsip umumnya berlaku: rangsangan non-nyeri memodifikasi intensitas nyeri.

●        Placebo Placebo

Adalah obat atau prosedur lain tanpa efek farmakologis. Dalam penelitian medis, kelompok eksperimen menerima pengobatan yang berpotensi aktif dan kelompok kontrol menerima plasebo.

●        Cannabinoids dan Capsaicin

a)      Cannabinoid (zat kimia yang berhubungan dengan mariyuana): Memblokir beberapa jenis rasa sakit melalui pinggiran tubuh daripada CNS.

b)      Capsaicin: Merangsang reseptor untuk panas. Saat digosokkan ke bahu yang sakit, sendi rematik, atau area nyeri lainnya menghasilkan sensasi terbakar sementara diikuti dengan periode penurunan nyeri yang lebih lama. Dosis tinggi, atau dosis rendah dalam waktu lama, dapat merusak reseptor nyeri. Memakannya tidak akan menghilangkan rasa sakit Anda—kecuali jika lidah Anda sakit.

D.    Sensitization of Pain (Sensitisasi Rasa Sakit)

Tubuh juga memiliki mekanisme untuk meningkatkan rasa sakit setelah jaringan rusak dan meradang.Sensitisasi nyeri adalah hasil tubuh melepaskan histamin, faktor pertumbuhan saraf, dan bahan kimia lain yang diperlukan untuk memperbaiki tubuh. Obat antiinflamasi nonsteroid mengurangi rasa sakit dengan mengurangi pelepasan bahan kimia dari jaringan yang rusak.

Itch (Gatal)

Gatal adalah sensasi tersendiri.  Para peneliti telah mengidentifikasi reseptor khusus untuk gatal dan jalur sumsum tulang belakang khusus yang menimbulkan rasa gatal. Dua jenis gatal yang terasa hampir sama:

1. saat kita mengalami kerusakan jaringan ringan, seperti saat kulit kita sedang dalam proses penyembuhan setelah luka, kulit kita melepaskan histamin yang melebarkan pembuluh darah dan menimbulkan sensasi gatal.
2. kontak dengan tanaman tertentu, terutama cowhage (tanaman tropis berbulu berduri), juga menimbulkan rasa gatal. contohnya Antihistamin memblokir gatal yang disebabkan oleh histamin tetapi bukan gatal yang disebabkan oleh cowhage.  Sebaliknya, menggosok kulit dengan capsaicin mengurangi rasa gatal yang disebabkan oleh cowhage, tetapi memiliki sedikit efek pada rasa gatal yang disebabkan oleh histamin.

Jalur sumsum tulang belakang tertentu menyampaikan sensasi gatal. Sebagian aksonnya merespons gatal histamin dan sebagian lainnya merespons gatal cowhage.  Akson gatal mengaktifkan neuron tertentu di sumsum tulang belakang yang menghasilkan bahan kimia yang disebut peptida pelepas gastrin.

Gatal berguna karena mengarahkan kita untuk menggaruk area yang gatal dan menghilangkan apapun yang mengiritasi kulit.  Goresan yang kuat menghasilkan nyeri ringan, dan nyeri menghambat rasa gatal. Hubungan penghambatan antara rasa sakit dan gatal ini merupakan bukti nyata bahwa gatal bukanlah jenis rasa sakit.  Bukti lebih lanjut adalah demonstrasi bahwa memblokir serat gatal tidak mengurangi rasa sakit.

6.3 Indra Kimia

Chemical Coding (Pengodean Kimia)

Labelled-line principle: Reseptor dari sistem sensorik yang merespons rangsangan dalam rentang terbatas dan mengirim garis langsung ke otak. Prinsip pola lintas serat: Reseptor sistem sensorik merespons berbagai rangsangan dan berkontribusi pada persepsi masing-masing rangsangan. Sistem sensorik vertebrata mungkin tidak memiliki kode garis berlabel murni. Stimulus pengecapan dan penciuman menggairahkan beberapa jenis neuron, dan arti dari respons tertentu oleh neuron tertentu bergantung pada respons neuron lainnya.- Rasa

Taste (Rasa)

Rasa hasil dari rangsangan pengecap. Rasa berbeda dari rasa, yang merupakan kombinasi dari rasa dan bau. Akson pengecap dan penciuman berkumpul menjadi banyak sel yang sama di area yang disebut korteks endopiriform.

1. Taste Receptors (Reseptor Rasa)

Reseptor rasa sebenarnya adalah modifikasi sel kulit yang bertahan hanya sekitar 10-14 hari sebelum diganti. Reseptor pengecap mamalia terletak di kuncup pengecap, yang terletak di papila (struktur di permukaan lidah). Sebuah papila tertentu dapat berisi dari 0 sampai 10 kuncup pengecap dan setiap kuncup pengecap berisi sekitar 50 sel reseptor. Pada manusia dewasa, kuncup pengecap terletak terutama di tepi luar lidah.

2. How Many Kinds of Taste Receptors? (Berapa Banyak Macam Reseptor Pengecap)

Kita telah lama mengetahui adanya setidaknya empat jenis rasa “primer”: manis, asam, asin, dan pahit. Bahan kimia yang mengubah satu reseptor tetapi tidak yang lain telah digunakan untuk mengidentifikasi jenis reseptor rasa. Adaptasi: Penurunan respons terhadap stimulus sebagai akibat dari paparannya baru-baru ini (misalnya, jika lidah direndam dalam dua larutanasam, satu demi satu, larutan kedua tidak akan terasa asam seperti yang pertama). Adaptasi silang: Respons yang berkurang terhadap satu rasa karena paparan yang lain. Ada sedikit adaptasi silang dalam rasa. Umami: Rasa yang terkait dengan glutamat. Para peneliti telah menemukan reseptor rasa glutamat yang bertanggung jawab atas jenis rasa kelima ini. Bahan kimia yang berbeda tidak hanya merangsang reseptor yang berbeda, mereka juga menghasilkan ritme potensial aksi yang berbeda.

 

3. Mechanisms of Taste Receptors (Mekanisme Reseptor)

Rasa Reseptor rasa asin bekerja dengan membiarkan garam melewati membran. Semakin tinggi konsentrasi garam, semakin besar respon reseptor (yaitu, semakin besar potensi reseptor). Reseptor asam mendeteksi asam. Reseptor rasa manis, pahit, dan umami bekerja dengan mengaktifkan protein-G yang melepaskan pembawa pesan kedua di dalam sel. Untuk mengidentifikasi berbagai bahan kimia yang memiliki rasa pahit, yang biasanya beracun, kita tidak memiliki satu reseptor pahit melainkan satu keluarga dengan sekitar 25 reseptor pahit.

4. Taste Coding in the brain (Pengkodean Rasa di Otak)

Persepsi rasa tergantung pada pola respons di seluruh serat rasa. Informasi pengecapan dari dua pertiga anterior lidah berjalan ke otak melalui chorda tympani, cabang saraf kranial ketujuh (saraf wajah). Informasi dari posterior lidah dan tenggorokan dibawa ke otak sepanjang cabang saraf kranial kesembilan dan kesepuluh. Ketiga saraf ini berproyeksi ke nukleus traktus solitarius (NTS) di medula. NTS menyampaikan informasi ke pons, hipotalamus lateral, amigdala, thalamus, dan dua area korteks serebral (insula bertanggung jawab atas rasa, dan korteks somatosensori bertanggung jawab atas indra peraba di lidah). Setiap belahan korteks menerima input sebagian besar dari sisi ipsilateral lidah.

5. Variations in Taste Sensitivity (Variasi Sensitivitas Rasa)

Phenythiocarbamide (PTC) adalah bahan kimia yang rasanya dikendalikan oleh satu gen dominan. Beberapa orang hampir tidak merasakan PTC, yang lain merasakannya pahit, dan beberapa merasakannya sangat pahit. Prevalensi non perasa PTC bervariasi antar budaya dan tidak jelas terkait dengan kepedasan masakan tradisional di budaya tersebut. Orang yang tidak peka terhadap rasa PTC juga kurang peka terhadap rasa lainnya. Orang yang merasakan PTC sangat pahit adalah supertaster dan memiliki kepekaan tertinggi terhadap semua rasa. Supertaster memiliki jumlah papila fungiform terbesar (jenis papila di dekat ujung lidah).

Olfaction (Penciuman)

Penciuman, indra penciuman, adalah respons terhadap bahan kimia yang bersentuhan dengan selaput di dalam hidung.  Bagi sebagian besar mamalia, penciuman sangat penting untuk menemukan makanan dan pasangan serta untuk menghindari bahaya.  Misalnya, tikus menunjukkan penghindaran bau kucing, rubah, dan pemangsa lainnya yang tidak dipelajari secara langsung.  Tikus yang tidak memiliki reseptor penciuman tertentu gagal menghindar, seperti yang diilustrasikan pada Gambar dibawah. 

Pertimbangkan juga tahi lalat berhidung bintang dan tikus air, dua spesies yang mencari makan di sepanjang dasar kolam dan sungai untuk mencari cacing, kerang, dan invertebrata lainnya.  Kita mungkin berasumsi bahwa penciuman tidak berguna di bawah air.  Namun, hewan ini menghembuskan gelembung udara kecil ke tanah dan kemudian menghirupnya lagi.  Dengan demikian, mereka dapat mengikuti jejak bawah air dengan cukup baik untuk melacak mangsanya

Penciuman juga memainkan peran penting dalam perilaku sosial.  Kita mungkin pernah mendengar ungkapan "bau ketakutan", dan penelitian mendukung gagasan itu.  Eksperimen mengumpulkan keringat dari ketiak pria muda sementara pria menonton video yang menimbulkan rasa takut, jijik, atau tanpa emosi.  Kemudian para peneliti merekam ekspresi wajah wanita muda yang mengendus sampel.  Wanita yang mencium sampel rasa takut menunjukkan ekspresi ketakutan yang ringan dan mereka yang mencium sampel rasa jijik tampak jijik.  Mereka yang mencium sampel netral menunjukkan sedikit atau tanpa ekspresi.

1. Olfactory receptor (Reseptor Penciuman)

Sel penciuman: Neuron yang melapisi epitel penciuman dan bertanggung jawab untuk bau. Pada mamalia, setiap sel penciuman memiliki silia (dendrit seperti benang) dimana situs reseptor berada. Reseptor penciuman terdiri dari keluarga protein yang melintasi membran sel tujuh kali dan merespons bahan kimia di luar sel dengan menyebabkan perubahan protein-G di dalam sel. G-proteinmemicu aktivitas kimiawi yang mengarah ke potensial aksi. Diperkirakan manusia memiliki ratusan jenis protein reseptor penciuman. Tikus diyakini memiliki seribu jenis.

2. Implications for Coding (Implikasi untuk Pengkodean)

Dalam sistem penciuman, respon dari satu reseptor dapat mengidentifikasi perkiraan sifat molekul dan respon populasi reseptor yang lebih besar memungkinkan pengenalan yang lebih tepat. Ini dimungkinkan karena banyaknya reseptor penciuman.

3. Messages to the brain (Pesan ke Otak)

Akson reseptor penciuman membawa informasi ke bola penciuman. Setiap bahan kimia yang berbau hanya menggairahkan sebagian kecil dari bola penciuman. Penciuman dikodekan dalam hal area bola penciuman mana yang tereksitasi. Bola penciuman mengirimkan aksonnya ke beberapa bagian korteks. Koneksinya tepat, karena semua reseptor yang peka terhadap kelompok bahan kimia tertentu mengirimkan informasi ke sekelompok kecil sel yang sama di korteks. Organisasi korteks penciuman hampir identik dari satu orang ke orang lain.

Berbeda dengan reseptor untuk penglihatan atau pendengaran, reseptor penciuman bertahan lebih dari satu bulan dan kemudian digantikan oleh sel-sel baru yang memiliki kepekaan bau yang sama dengan sel aslinya.

4. Individual differences (Perbedaan Individu)

Rata-rata, wanita lebih mudah mendeteksi bau daripada pria, dan respons otak terhadap bau lebih kuat pada wanita. Wanita dewasa muda yang berulang kali terpapar bau samar secara bertahap akan menjadi lebih sensitif terhadap bau tersebut. Kemampuan ini tidak ditemukan pada laki-laki, perempuan sebelum pubertas, atau perempuan setelah menopause.

Pheromones (Feromon)

Organ vomeronasal (VNO): Satu set reseptor yang terletak di dekat, tetapi terpisah dari, reseptor penciuman. Feromon bahan kimia yang dikeluarkan oleh hewan yang mempengaruhi perilaku anggota lain dari spesies yang sama, terutama secara seksual. Reseptor di VNO dikhususkan untuk merespons hanya feromon. Setiap reseptor VNO hanya merespons satu feromon dan tidak menunjukkan adaptasi setelah pemaparan terus menerus.

Tidak seperti kebanyakan mamalia, VNO berukuran kecil pada manusia dewasa. Selain itu, tidak ada reseptor yang ditemukan pada VNO manusia. Manusia merespons feromon dan memiliki setidaknya satu jenis reseptor feromon yang terletak di mukosa penciuman. Feromon berperan dalam perilaku seksual manusia yang mirip dengan mamalia lain. Feromon dapat mensinkronkan siklus menstruasi wanita yang banyak menghabiskan waktu bersama dan meningkatkan keteraturan siklus menstruasi wanita yang berhubungan intim dengan pria.

Synesthesia (Sinestesia)

Sinestesia adalah pengalaman beberapa orang di mana rangsangan dari satu indera membangkitkan persepsi indra itu dan yang lain juga. Seseorang mungkin menganggap huruf J berwarna hijau atau mengatakan bahwa setiap rasa terasa seperti bentuk tertentu di lidah. Satu hipotesis adalah bahwa akson dari satu area kortikal bercabang ke area kortikal lainnya.

Sumber:

buku refrensi

jurnal