Nervous system
M.Azhari
Introduction Physiology is the study of the functions of the body, or how the body works Level of organization in the body various atoms and molecules make up the body -Cellular level -Tissue level -Organ level -Body system level -Organism level
HOMEOSTASIS homo & statis Body systems maintain homeostasis, adynamic steady state in the internal environment. (Sherwood L) keadaan yang konstan dari cairan ekstra selular yang dipertahankan oleh proses Fisiologis yang kompleks dan terpadu, agar sel dapat berfungsi dengan optimal . (Cannon W B)
Misal : apabila suhu cairan interstisial tidak konstan / tinggi, maka sistem didalam tubuh akan berusaha menormalkannya kekeadaan semula. seperti : pembuangan panas melalui urine dan keringat. Kalau hal ini tidak bisa dilakukan tubuh, maka tubuh dikatakan dalam keadaan sakit ( pathofisiologi ). Jika semuanya dalam keadaan normal, maka tubuh dikatakan berada dalam keadaan sehat ( fisiologis ).
Control system Sistem saraf, bersama sistem endokrin kompleks & terpadu mengatur fungsi tubuh keadaan yang fisiologis. ► Sistem saraf mengatur kegiatan tubuh secara cepat, seperti: -Kontraksi otot, postural,berpikir dan judgement. -Pengaturan organ viseral, instinctive dan tingkah laku -Sensorik organ, refleks, proprioseptik, cardiovascular and fluid system. -Pengaturan sekresi kelenjar endokrin metabolik tubuh tumbuh kembang.
Organization of nervous system
Central nervous system
& Peripheral nervous system
Gbr . Susunan saraf
Susunan syaraf pusat ▪ otak ( brain ) → 3 pounds. 100 miliar neuron & 1triliun sel pendukung ( glia ). ▪ spinal cord, panjang 43-45 cm. berat : 35-40 gr.
Susunan syaraf perifer
▪ susunan syaraf somatik. menerima informasi dari syaraf perifer ( afferent ) kesusunan syaraf pusat dan diproyeksikan (efferent) ketarget organ (otot rangka). ▪ susunan syaraf otonom. - simpatis - para simpatis & enteric n. system.
Fungsi susunan syaraf perifer 1.
Sensory ( afferent ) L. ad, toward + ferre, to bring: membawa informasi ke susunan syaraf pusat dari reseptor.
2.
Motor (efferent ) L. ad, ex, away from or motor : membawa informasi dari susunan syaraf pusat ke otot rangka.
3.
Syaraf kranial : menghubungkan antara otak dgn sistim-sistim diperifer.
4.
Syaraf spinal
: menghubungkan spinal cord dgn sistim-sistim diperifer.
5.
Somatic
: menghubungkan kulit atau otot dgn susunan syaraf pusat.
6.
Visceral
: menghubungkan organ dalam dgn susunan syaraf pusat.
7.
Interneuron association neuron, conector neuron L. ad, nuntius, messenger: terletak antara CNS dan peripheral nervous system membawa impuls dari sensorik neuron ke motor neuron
Korteks serebral Berasal dari bahasa Latin " bark “ ( of a tree ) Tebalnya 2 – 6 mm. Terdiri dari 2 ( dua ) bahagian yaitu hemisphere Kiri & kanan yang dihubungkan oleh: corpus callosum. Nama lain korteks serebral encephalon Gr. Ad, en + kephale, head Terdiri dari 4(empat) lobus (lobes), bisa dilihat pada gbr berikut.
Brain lobes
Fungsi umum lobus (lobes): Frontal lobe (lobus frontalis) berbicara, motoris, merencanakan, berfikir dan keputusan Temporal lobe (lobus temporalis) Proses pendengaran, bahasa, memori, emosi, instinctive Parietal lobe (lobus parietalis) Proses sensori (body sensations) Occipital lobe (lobus occipitalis) Proses penglihatan (vision) dan interpretasi penglihatan
Representasi sensasi dicerebral cortex : Dengan teknik 2 positron emission tomography (pet) dan magnetic resonance imaging ( MRI ) berbagai fungsi cerebral cortex dapat diketahui, spt pemetaan bagian2 central cortex yang terlibat fungsi sensasi ( sensory receiving areas ). Dari nukleus 2 sensory spesifik di thalamus, neuron – neuron yg membawa informasi sensasi proyeksi secara specifik kedua area sensasi somatik dicerebral cortex yaitu : - Area sensasi somatik I ( S I ) dipostcentral gyrus. - Area sensasi somatik II didinding fissura silvii. SI juga proyeksi ke S II.
S. I sesuai degan area-area Brodmann 1,2 dan 3. Organisasi topografis (spatial organization) dari serabut – serabut syaraf yg berasal dari berbagai bagian tubuh spt tungkai dan paha dibagian puncak dan kepala dikaki gyrus (lihat gbr homonkulus). Luas daerah representasi (cortikal receiving areas) juga sebanding dgn jumlah reseptor didaerah itu . Luas daerah representasi punggung dan bagian belakang di postcentral gyrus adalah kecil manakala luas daerah representasi (cortical receiving areas) dari sensasi dijari tangan dan bagian mulut yang berhubungan dgn berbicara adalah besar. Hal ini ditunjukkan pada gbr. berikut.
Gbr. Cortical receiving area
Gbr. homonkulus
Fungsi area 1,2 dan 3 = S I : Stimulasi pada SI, titik demi titik pada SI, sensasi di proyeksikan ke permukaan tubuh yg sesuai ( lokalisasi yg jelas ). Sensasi kebas – kebas , perasaan dicucuk. Dengan elektroda perangsang yg lebih halus bisa diperoleh sensasi murni dari sentuhan , panas dingin dan sakit , sensasi pergerakan. Sel – sel didalam gyrus postcentralis tersusun dalam kolom vertikal. Sel – sel pada kolom tertentu semuanya diaktivasi. Serabut afferen yg berasal dari bagian tubuh tertentu dan semua sel-sel memberikan respon pada modalitas sensorik yg sama.
Lokasi S II ( area sensasi somatik II ) didinding atas fissura sylvii. Kepala direpresentasikan pd ujung inferior dari gyrus postcentralis dan kaki pd bagian bawah fissura sylvii. Representasi bagian bagian tubuh tdk serupa jelasnya spt di S I ( gyrus postcentralis ). Pengaruh lesi cerebral cortex : Ablasi S I pada binatang percobaan menimbulkan : a. Defisit sensasi posisi dan kemampuan diskriminasi ukuran dan bentuk. b. Defisit proses sensorik di S II. Ablasi S II: defisit dalam proses belajar yg berhubungan diskriminasi sentuhan dan tekanan. Tapi tidak berpengaruh pd proses data sensorik di S I.
Proses sensorik di S I diikuti proses sensorik di S II . Pada binatang percobaan dan manusia lesi cerebral cortex tidak meng hilangkan sensasi somatik: - Propriosepsi dan seething halus paling banyak terpengaruh. -Sensasi suhu sedikit terpengaruh, sakit paling sedikit terpengaruh Pada masa recovery : sensasi pertama baik, diikuti suhu dan akhirnya propriosepsi dan sentuhan halus.
Proses sensorik ( sensory processing ) menghasilkan data sensorik, hal ini terjadi disusunan syaraf pusat ( CNS ), misalnya data sensorik sederhana : -Sentuhan lemah, sedang dan kuat. -Permukaan licin atau kasar. -Lokalisasi dimana. Data sensorik kompleks : -bentuk bulat, lonjong, dst. -keras, lembut, dst. ditambah pengalaman memberikan “ identifikasi “.
Ablasi area 5-7 ( area assosiasi dari area 1,2 dan3 ) menimbulkan abnormalitas yang kompleks dari orientasi ruang pd bagian tubuh yg kontra lateral. Area 1,2 dan3 ( S I = gyrus postcentralis ) mempunyai pro – yeksi ( hubungan syaraf ) dengan : a.S II = area somatik II. b.Area 5-7.
Sensasi sentuhan. Reseptors : cepat beradaptasi
Meissner’s corpuscle. Pacinian Corpuscle. lambat beradaptasi Merkel disk. Ruffini’s ends. Serabut syaraf yg mengelilingi folicle rambut, informasi sen tuhan disalurkan ke SSP melaluiserabut syaraf gol.c.( tidak berselaput mielin ). Lintasan syarafnya adalah sistim Lemniscus dan anterolateral.
Lesi pada daerah columna dorsalis : Sensasi vibrasi dan propriosepsi berkurang, ambang atau threshold naik. -Jlh area yg peka sentuhan dikulit berkurang. -Lokalisasi terganggu. lesi pada daerah tractus spinothalamicus anterior : -Defisit sensasi sentuhan sedikit. -Gangguan lokalisasi sedikit. Propriosepsi: informasi propriosepsi ditransmisikan dari spinal cord: a. menuju thalamus melalui lemniscus medialis.
Dari thalamus ke cerebral cortex ( area 1,2 dan 3 = S I).
Dan dari S I proyeksi ke S II dan area 5-7. b. Menuju thalamus melalui sistem anterolateral ke S I, dst. informasi a dan b mencapai kesadaran. c. Menuju cerebellum melalui tractus spino cerebellaris anterior dan posterior informasi ini tdk mencapai kesadaran. Reseptor :- Pacinian corpuscles, ujung – ujung syaraf, golgi tendon organ didalam dan sekitar persendian. - reseptor sentuh dikulit. - spindel otot ( muscle spindle ).
Informasi ini diproses di cerebral cortex memberikan gambaran lengkap dari posisi tubuh diruangan ( body image ). sensasi suhu. reseptor suhu panas: ujung serabut syaraf gol. C. respons pd suhu 30 0 – 45 0 C. reseptor suhu dingin: ujung serabut syaraf A delta & serabut syaraf gol.C. respons pd suhu 10 0 – 38 0 C. lintasan syaraf untuk informasi suhu: tractus spino thalimikus ke gyrus postcentralis.
Area – area motorik di cerebral cortex : Jika pada stimulasi listrik memberikan pergerakan / kontraksi otot skelet maka daerah itu disebut area motorik. Dgn cara seperti itu diketahui berbagai daerah motorik di cerebral cortex sebagai berikut : a. Gyrus precentralis ( area 4 = M I ). gambar berikut menunjukan aspek medial dan lateral dari cerebral cortex dimana area 4 dan area motorik lainnya dapat dilihat.
Gbr. area motorik.
Jika gambar berbagai bagian tubuh dipetakan pada potongan korona dari gyrus precentralis akan diperoleh homunculus motoric.
Tungkai / kaki direpresentasikan dipuncak gyrus dan muka di bagian bawah. Bagian – bagian tubuh sebelah kiri digerakan oleh area 4 sebelah kanan kecuali daerah muka yg representasinya bilateral. Pergerakan halus / pelik ( jari tangan, mimik, vokalisasi dll ) representasinya di area 4 luas. b.Area motorik supplementer, pd bagian medial dari hemisphere diatas sulcus cingulum. Area ini proyeksi ke area 4. bersama area 4 berperan pd pergerakan pelik dan perencanaan. c.Cortex premotorik ( area 6 ) proyeksi ke area 4 dan batang otak yg berhubungan dgn postur, fungsinya tidak begitu jelas. d.Lobus parietalis posterior ( area 5-7 ) proyeksi area premotorik . Lesi area sensorik somatik akan menimbulkan gangguan pergerakan ( urutan pergerakan ).
Peranan tractus corticospinalis pada manusia : Inisiasi
pergerakan halus ( fine / skilled voluntary movement ). Lesi tractus corticospinalis lateralis :hilang kesanggupan meme gang benda diantara 2 ( dua ) jari – jari tangan ( hilang kontrol otot - otot distal ). Lesi tractus corticospinalis anterior : gangguan keseimbangan, berjalan, memanjat.
Sistem koordinasi pergerakan ( oleh cerebellum ). 1.Cerebellum dihubungkan dgn batang otak ( lihat gambar berikut ) a. brachium conjunctivum ( superior peduncle ) b. brachium pontis ( middle peduncle ) c. corpus restiforme ( inferior peduncle )
2. Pembagian anatomis ( lihat pada gbr berikut. ) a. Lobus anterior. b.Lobus posterior. c.Lobus flocculo nodularis.
Gbr.cerebellum
3. Pembagian fungsional (lihat gbr). a. Vestibulocerebellum = lobus flocculonodularis. hubungan dgn aparat vestibuler untuk keseimbangan. vestibulo ocular reflex ( v. o. r ). b. Spinocerebellum ( vermis + Intermediate ). - menerima informasi propriosepsi. - menerima copy rencana pergerakan motorik dan membanding – kan rencana pergerakan dan pergerakan yg sedang berlang – sung, suatu koordinasi. - hubungan vermis ke batang otak untuk kontrol otot –otot axial. - hubungan intermediate dgn batang otak untuk kontrol otot – otot distal.
c. Neocerebellum = cerebrocerebellum: Hubungan timbal balik dgn cerebral cortex ( cortex motorik ) untuk peRencanaan / program pergerakan yg disengaja dan bertujuan ( fine / skillled movements ). 4. Organisasi didalam cerebellum. pada gbr. Selanjutnya, menunjukan hubungan syaraf didalam cerebellum. ada 2 masukan serabut afferen yg utama kecerebellum: a. masukan serabut “ climbing “yg berasal dari nukleus olivari inferior yg menerima masukan informasi propriosepsi dari seluruh – tubuh, berakhir pada dendrit dari sel Purkinje dan pengaruhnya adalah exitasi yg kuat.
b. Masukan serabut afferen ( mossy fibres ) membawa informasi propriosepsi dari tubuh + masukan dari cerebral cortex. Masukan dari serabut mossy ini adalah exitasi yg lemah pd banyak Sel – sel Purkinje melalui sel granul ( granul cells ). Pada gilirannya Sel – sel Purkinje ini menginhibisi sel – sel didalam deep nuclei ( nu Kleus – nukleus dibagian dalam yg terdiri dari nukleus dentatus, nu Kleus globosus, nukleus emboliformes dan nukleus fastigeus )
Gbr.hubungan saraf dalam cerebellum.
5. Lesi cerebellum ( Vermis ). Hemicerebellectomi menimbulkan gangguan ipsilateral : hypotoni. Ataxia : - jalan spt org mabuk. - gagap bicara ( scanning speech ). - dysmetria ( past pointing ). - intention tremor ( tremor pd waktu bergerak ). - rebound phenomena ( tidak dapat menghentikan pergerakan dgn segera ). - adiadochokinesia ( tdk dapat melakukan pergerakan yg berten – tangan dgn cepat, mis : - extensi – flexi. - pronasi – supinasi, dll. - decomposition of movement.
PENGATURAN SIKAP TUBUH DAN PERGERAKAN ( Control of posture and movement ). Kegiatan / aktifitas neuron – neuron motorik spinal di cornu anterior dan neuron – neuron motorik di nukleus – nukleus syaraf otak (cranial nerve) III, IV, V, VI, VII, IX, X, XI, dan XII dipengaruhi oleh aktifitas centra yg lebih tinggi yg berada di cerebral cortex, cerebellum, mesencephalon, medulla oblongata dan spinal cord. Aktifitas ini yg mempengaruhi ( tonus / kontraksi ) otot skelet dan seterusnya menentukan sikap tubuh dan pergerakan. Pengaruh ini : a.Sebagian langsung pd neuron motorik. b.Sebagian lagi melalui interneuron. c.Sebagian melalui sistem efferen gamma.
Masukan – masukan pd neuron motorik menyelenggarakan 3 fungsi utama a.Pergerakan yg disengaja dan bertujuan ( fine voluntary movement ) fungsi ini diselenggarakan oleh sistem corticospinalis dan sistem cortico bulbaris. b.Penyesuaian sikap tubuh ( posture ) supaya pegerakan baik dilakukan oleh sistem regulasi postur. c.Pergerakan persis dan terkoordinasi cerebellum. Perencanaan dan pelaksanaan pergerakan dapat dilihat pada Gbr berikut.
Gbr. 12.1.
a. Perencanaan pergerakan Ide pergerakan, dihasilkan diarea associasi cerebral cortex. Informasi / perintah dikirim serentak ke premotor / motor cortex, ganglia basalis ( basal ganglia ) dan neocerebellum ( lateral ). Hubungan timbal balik ( dua arah ) antara premotor / motor cortex dan ganglia basalis / neocerebellum terjadi untuk menetapkan perintah. b. Pelaksana pergerakan perintah dikirim oleh premotor / motor cortex serentak ke neuron motorik spinal / homolog dan spinocerebellum untuk menggerakan otot skelet . Dijumpai hubungan dua arah antara spinocerebellum dan pergerakan serta antara premotor / motor cortex dan pergerakan.
Pergerakan yg terjadi memberikan perobahan masukan sensorik dari otot, tendon, persendian dan kulit dikirim ke premotor / motor cortex dan spinocerebellum. Spinocerebellum proyeksi ke batang otak dan dari batang otak memPengaruhi pergerakan ( postur dan koordinasi pergerakan ). Proyeksi kebatang otak ke neuron motorik spinal melalui : Tractus rubro spinalis Tractus reticulo spinalis Tractus tecto spinalis Tractus vestibulo spinalis. Encephalisasi : Peran cerebral cortex relatif besar pada berbagai fungsi SSP. Misal pada manusia , untuk memperoleh gambaran yg lebih jelas tentang fungsi motorik SSP manusia lebih berguna dilakukan :
-Observasi pathologis / klinis -percobaan laboratorium dari primata, diutamakan pengaturan 0tot-otot Distal: - otot – otot badan ( trunk ) - otot – otot bagian proximal dari anggota gerak. Otot – otot ini terutama berfungsi untuk postur / penyesuaian postur. Otot – otot distal terdiri dari : otot – otot bagian distal dari anggota gerak. Otot – otot bagian distal berfungsi untuk pergerakan yg disengaja dan Bertujuan ( fine skilled voluntary movements ) 1.Sistem corticospinalis dan corticobulbaris. a. tractus corticospinalis anterior / ventralis dan tractus tectospinalis, tractus reticulospinalis, tractus vestibulospinalis, mengatur otot – otot axial ( postur dan pergerakan kasar ).
b. Tractus corticospinalis lateralis dan tractus rubrospinalis mengatur
otot –otot distal ( fine / skilled voluntary movements ). Sistem corticospinalis dan corticobulbaris ini ditunjukkan pada Gbr Berikutnya.
Area – area motorik di cerebral cortex : Jika pada stimulasi listrik memberikan pergerakan / kontraksi otot skelet maka daerah itu disebut area motorik. Dgn cara seperti itu diketahui berbagai daerah motorik di cerebral cortex sebagai berikut : Gyrus precentralis ( area 4 = M I ). gambar berikut menunjukan aspek medial dan lateral dari cerebral cortex dimana area 4 dan area motorik lainnya dapat dilihat.
Gbr.area motorik.
Jika gambar berbagai bagian tubuh dipetakan pada potongan korona dari gyrus precentralis akan diperoleh homunculus motorik. Hal ini bisa dilihat pada gbr berikut.
Homokulus motorik
Tungkai / kaki direpresentasikan dipuncak gyrus dan muka di bagian bawah. Bagian – bagian tubuh sebelah kiri digerakan oleh area 4 sebelah kanan kecuali daerah muka yg representasinya bilateral. Pergerakan halus / pelik ( jari tangan, mimik, vokalisasi dll ) representasinya di area 4yang luas. b. Area motorik supplementer, pd bagian medial dari hemisphere dia tas sulcus cingulum. Area ini proyeksi ke area 4. bersama area 4 berperan pd pergerakan pelik dan perencanaan. C.Cortex premotorik ( area 6 ) proyeksi ke area 4 dan batang otak yg berhubungan dgn postur, fungsinya tidak begitu jelas. d. Lobus parietalis posterior ( area 5- 7 ) proyeksi area premotorik. Lesi area sensorik somatik akan menimbulkan gangguan – pergerakan ( urutan pergerakan ).
Peranan tractus corticospinalis pada manusia :
Inisiasi pergerakan halus ( fine / skilled voluntary movement ). Lesi tractus corticospinalis lateralis :hilang kesanggupan meme gang benda diantara 2 ( dua ) jari – jari tangan ( hilang kontrol otot otot distal ). Lesi tractus corticospinalis anterior : gangguan keseimbangan, berjalan, memanjat.
2. Sistem-sistem regulasi postur (poture regulating systems).
Mekanik – mekanik regulasi postur diintegrasikan pd berbagai tinggkatan : a.Spinal cord ( medulla spinalis ). b.Batang otak ( brain stem ). c.Cerbral cortex. Postur normal : berdiri tegak. kepala keatas. tungkai / lengan kebawah. setimbang. Manusia bekerja ( voluntary activity ) memerlukan latar belakang postur yg stabil. Diperlukan penyesuaian postur melalui reflex postur statis Kontraksi otot terus menerus dan reflex postur phasic ( dinamic, dan transient / sebentar + pergerakan sebentar ).
Penyesuaian postur ini melibatkan tractus – tractus motorik spt : Tractus tectospinalis, tractus reticulospinalis, tractus vestibulospinalis, dll, dan variasi pd ambang perangsangan “ refleks regang “ yg dipe Ngaruhi oleh : Excitabilitas neuron motorik. Perobahan letupan / kegiatan efferen gamma. Integrasi motorik terjadi pd berbagai tingkatan ( level ) spt dapat dilihat pada tabel . berikut.
Integrasi spinal. Transeksi as neural ( neural axis ) pada spinal cord ( medulla spinalis ) spinal shock : Semua reflex spinal hilang. Potensial membran istirahat dari neuron motorik spinal naik 2 – 6 mv. Berhenti impuls – impuls excitasi dari centra yg lebih tinggi. Durasi shock spinal : kodok 2 – 6 menit. kucing 1 – 2 jam. monyet beberapa hari. manusia 2 mgg s / d 3 bln.
Pusat integrasi reflex – reflex postur Reflex postur seperti reflex lainnya mempunyai receptor, stimulus yg Adekwat, pusat reflex ( pusat integrasi ) dan effector yg memberikanRespons. Tabel berikut memberikan gambaran reflex – reflex postur yg utama.
Integrasi didalam medulla oblongata / pons ( komponen medulla oblongata dan pons dalam postur ).
Transeksi ( pemotongan poros syaraf / neural axis ) menyebabkan bagian SSP dibawah pemotongan bebas dari pengaruh centra yg lebih tinggi. Transeksi poros syaraf ( neural axis diantara colliculus superior dan colliculus inferior menimbulkan “ rigiditas decerebrasi “ ( pada kucing ): rigiditas / spasticitas otot – otot terutama extensors ( otot – otot anti gravity ) tdk dijumpai shock spinal. Mekanisme: tonus otot skelet ditentukan oleh kegiatan / aktivitas reflex regang ( stretch reflex ).
Kegiatan reflex regang berkurang menyebabkan hipotoni otot skelet. Kegiatan reflex regang bertambah menyebabkan hipertoni otot skelet. Daerah – daerah di otak yang memfasilitasi dan menginhibisi reflex regang ditunjukan pada gambar berikutnya
Pada rigiditas decerebrasi transeksi as neural dilakukan diantara : Colliculum superior dan inferior yang menyebabkan 2 (dua) dari 3 (tiga) daerah inhibisi reflex regang hilang. Akibatnya aktifitas reflex regang berlebihan dan menyebabkan rigiditas.
Decerebrasi menyebabkan masih tertinggal mekanisme – mekanisme reflex postur statis yg tonik untuk menopang kucing melawan gravitasi ( keempat extremitas extensi ). Selain reflex postur yang menimbulkan Postur berdiri yg normal yg diatur oleh medulla / pons dijumpai 2 reflex- reflex lainnya yg diatur oleh medulla / pons : a. Reflex – reflex labyrinthin tonik ( tonic labyrinthin reflexes ). pada binatang yg mengalami rigiditas decerebasi ( decerebrate animal) pola rigiditas pd anggota gerak bervariasi dgn posisi binatang tersebut. Tidak dijumpai respons memperbaiki posisi tubuh ( rightting reflexes ).
Perobahan rigiditas pd reflex – reflex tonic labyrinthin distimulasi oleh gravitas pd ogan – organ otolith dan pengaruhnya disalurkan melalui Tractus vestibulospinalis. b. Reflex – reflex leher tonic ( tonic neck reflexes ). jika kucing mengalami decerebrasi, kepalanya digerakkan kesamping maka anggota gerak mengalami extensi dipihak kepala. jika kepala digerakkan keatas maka tungkai belakang flexi dan jika kepala digerakkan kebawah kaki depan flexi. Respon ini distimula si oleh receptor proprioceptor di bagian atas leher. 2.3.Integrasi postur dimesencephalon ( mid brain animal ). transeksi poros syaraf ( neural axis ) pada batas atas mesencephalon ( mid brain animal ) pd kucing, rigiditas extensor, kucing dapat berdiri, berjalan dan memperbaiki posisi tubuh.
Reflex – reflex memperbaiki posisi tubuh ( righting reflexes ), gunanya untuk mempertahankan posisi normal, berdiri dan kepala keatas / kedepan. 2.4. Integrasi postur di cerebral cortex . pada binatang yg mengalami decortikasi ( removal of cerebral cortex ) thalamus / hypothalamus, ganglia basalis, batang otak, cerebellum dan spinal cord intact ( utuh ) rigiditas dekortikasi sebab area cerebral cortex yg melakukan inhibisi pada letupan gamma – efferen hilang . Hal ini menyebabkan fasilitasi reflex – reflex regang yg akan menimbulkan rigiditas otot –otot skelet. reflex –reflex postur yg pusat integrasinya di cerebral cortex terdiri dari :- optical righting reflex. - placing reaction. - hopping reaction. rigiditas dekortikasi ditunjukkan gbr berikut.
gbr rigiditas dekortikasi
3. Ganglia basalis ( the basal ganglia ). gambar ( lateral view, horizontal section, frontal section ) dapat dilihat bagian – bagian dari ganglia basalis.
Pada tabel berikut ditunjukkan bagian – bagian ganglia basalis yang membentuk striatum dan nukleus lenticularis.
3.1. Hubungan syaraf. a.Cerebral cortex
striatum
globus pallidus
thalamus Hubungan syaraf ini adalah satu lingkaran tertutup. b.Hubungan antar bagian ganglia basalis: - Hubungan timbal balik striatum – substantia nigra. Striatum gabaergic
dopaminergic
Substantia nigra
- Hubungan Striatum dan Globus pallidus.
-
Hubungan globus pallidus dan nukleus subthalamikus, hubungan nukleus subthalamikus dan globus pallidus. c. Hubungan globus pallidus dan thalamus dan thalamus ke cerebral cortex. 3.2. penyakit – penyakit pd manusia yg disebabkan kerusakan ganglia basalis. lesi ganglia basalis dyskinesia. dyskinesia tdd : - hypokinetik. - hyperkinetik. hyperkinetik tdd : - chorea dan penyakit huntington. - athetosis. - Ballism / hemiballism.
Hypokinetik + hyperkinetik Paralysis agitans ( Parkinson’s disease ): Akinesis / bradykinesis. Rigiditas / tremor ( resting tremor ). - Wajah tanpa ekspresi. 3.3.Fungsi ganglia basalis. a. lesi ganglia basalis menimbulkan penyakit ( paling nyata pada – daerah subtansia nigra ). b. studi laboratorium : sebelum suatu pergerakan terjadi letupan – ( discharges ) ganglia basalis. Fungsi ganglia basalis perencanaan / program pergerakan.
REFLEKS (REFLEX) Definisi : Kegiatan syaraf terintergrasi / proses yg berlangsung pada lengkung refleks ( reflex arc ). Adalah suatu respon motorik yang terjadi tanpa disadari terhadap suatu rangsang sensorik. Lengkung refleks ( reflex arc ) terdiri dari : a. reseptor ( afferent). b. neuron afferent sebagai lintasan afferent. c. pusat refleks ( sinaps didalam susunan syaraf pusat ) CNS (medulla spinalis) d. neuron efferent sebagai lintasan efferent. e. hubungan syaraf – effector ( effector = otot, kelenjar eksokrin, dll). bagian – bagian dari lengkung refleks dapat dilihat pada Gbr. berikut
Gbr. Lengkung refleks.
Berdasarkan jumlah sinaps didalam pusat refleks , maka refleks dibagi atas: a. Refleks monosinaptik ( hanya 1 sinaps ), contoh: refleks regang ( stretch reflex ), contoh klinis spt : knee jerk, ankle jerk, jaw jerk, dll. b. Refleks polysinaptik ( dipusat refleks dijumpai lebih dari satu sinaps, contoh : refleks fleksi = withdrawal reflex, reflex – reflex visceral / autonom seperti refleks pupil , refleks salivasi,dll.
2. Refleks monosinaptik Contoh : refleks regang ( stretch reflex ) lengkung refleks ter diri dari : a. reseptor : muscle spindle didalam otot. peka pd regangan ( perobahan panjang ) peristiwa biolistrik pd ujung syaraf yg menginervasi reseptor adalah timbulnya potensial reseptor = potensial generator. b. lintasan afferent ( afferent pathway ) axon dari neuron afferent yg berada didalam dorsal root ganglion ( DRG ).
Potensial generator menimbulkan beberapa ( lebih dari satu ) potensial aksi ( impulses ) didalam axon / serabut syaraf. Hal ini bisa dilihat pada gbr.berikut
c. Pusat refleks di susunan syaraf pusat ( CNS ). Peristiwa biolistrik dipusat refleks berupa timbulnya potensial eksitasi postsinaps / potensial inhibisi post sinaptic ( excitatory post sinaptic potential / inhibitory post synaptic potential ) d. Lintasan efferent axon / serabut neuron , pada segmen inisial tjd potensial aksi ( impuls ) yg dikonduksikan sepanjang serabut menuju otot skelet. e. Hubungan syaraf dan otot skelet. pd lempeng ujung motorik (motor end plate potensial). f. Effector pd serabut otot timbul potensial aksi dan selanjutnya terjadi excitation contraction coupling.
Struktur reseptor muscle spindle ( spindel otot ) dan inervasinya : Serabut otot intrafusal yg membentuk reseptor muscle spindle terdiri dari : 10 serabut otot , dibungkus dlm kapsul jaringan ikat, - bersiat embrional ( striation sangat kurang ). - sejajar dgn serabut otot skelet extrafusal ( jika serabut extrafusal diregang maka serabut intrafusal juga teregang ). Serabut keranjang inti ( nuclear bag fiber, bag 1 dan bag 2 ) dgn banyak nuclei dibagian equator ( 1/3 bagian tengah ) dan kedua bagian pole melekat pd serabut extrafusal melalui jaringan ikat.
Serabut rantai inti ( nuclear chain fibres ) empat atau lebih dgn satu baris nuclei dibagian equator, melekat pd serabut keranjang inti . Innervasi : sensorik ujung – ujung serabut syaraf afferent gol. I. α, untuk serabut keranjang inti ( nuclear bag fibre ) dan serabut afferent gol. II. Untuk serabut rantai inti ( nuclear chain fibre ). Motorik : gamma afferent system dan beta afferent neuron struktur dan innervasi muscle spindle dapat dilihat pada Gbr. berikut.
Pada refleks regang terbalik (inversed stretch reflex) Kejadiannya sebagai berikut : jika regangan otot kuat sekali maka reseptor yg terangsang adalah “ golgi tendon organ “dan impulses sensorik dihantar melalui serabut syaraf gol- Ib . melalui interneuron yg inhibitory menimbulkan inhibisi pd otot protagonist ( autogenic inhibition )untuk melindungi ( proteksi ) supaya otot protagonist yg bersangkutan tidak robek. Innervasi bertentangan dan refleks regang terbalik ditunjukan pada Gbr. berikut ini.
Gbr. Refleks regang terbalik
The Autonomic Nervous System
Levels of ANS Control The hypothalamus is the main integration center of ANS activity Subconscious cerebral input via limbic lobe connections influences hypothalamic function Other controls come from the cerebral cortex, the reticular formation, and the spinal cord
ANS vs. Somatic Nervous System (SNS) Three major differences in the ANS and SNS: Effectors Efferent pathways Target organ responses
Effectors The effectors of the SNS are skeletal muscles
The effectors of the ANS are cardiac muscle, smooth muscle, and glands
Efferent Pathways Heavily myelinated axons of the somatic motor neurons extend from the CNS to the effector.
Pathways in the ANS are a two-neuron chain The preganglionic (first) neuron has a lightly myelinated axon. The ganglionic (second) unmyelinated neuron extends to an effector organ via the postganglionic axon.
Neurotransmitter Effects All somatic motor neurons release Acetylcholine at their synapses, Ach always has an excitatory effect In the ANS: Preganglionic fibers release ACh Postganglionic fibers release norepinephrine (most sympathetic) or ACh (parasympathetic) and the effect is either stimulatory or inhibitory ANS effect on the target organ is dependent upon the neurotransmitter released and the receptor type of the effector
Comparison of Somatic and Autonomic Systems
Divisions of the ANS The two divisions of the ANS are the sympathetic and parasympathetic. Generally they serve the same visceral organs, but cause opposite effects. Through dual innervation the two divisions counterbalance each other’s activity The sympathetic mobilizes the body during extreme situations The parasympathetic performs maintenance activities and conserves body energy
Role of the Parasympathetic Division Keeps body energy use low, directs “housekeeping” activities Involves the D activities digestion, defecation, and diuresis Its activity is illustrated in a person who relaxes after a meal: blood pressure, heart rate, and respiratory rates are low -gastrointestinal tract activity is high - the skin is warm and the pupils are constricted
Role of the Sympathetic Division The sympathetic division is the “fight-or-flight” system – response to threat Involves E activities : exercise,excitement,emergency,and embarrassment Promotes adjustments during exercise – blood flow to organs is reduced, flow to muscles is increased Its activity is illustrated by a person who is threatened: heart rate increases, breathing is rapid and deep, the skin is cold and sweaty, and the pupils dilate
Anatomy of ANS Division
Sympathetic
Location of Ganglia
Origin of Fibers
Length of Fibers
Thoracolumbar region of the spinal cord
Short preganglionic and long postganglionic
Close to the spinal cord
Long preganglionic and short postganglionic
In the visceral effector organs
Brain and sacral Parasympathe spinal cord tic (craniosacral)
Parasympathetic Division Outflow Nerve
Effector Organ(s)
Occulomotor (III)
Ciliary
Facial (VII)
Pterygopalatin Salivary, nasal, and Submandibular lacrimal glands
Cranial Outflow Glossopharyngeal (IX) N. Vagus (X) Sacral Outflow
Ganglion
S2- S4
Otic Within the walls of target organs Within the walls of target organs
Eye
Parotid salivary glands Heart, lungs, and most visceral organs Large intestine, urinary bladder, ureters, and reproductive organs
Parasympathetic Division Outflow
Sympathetic Outflow Arises from spinal cord segments T1 through L2 Sympathetic neurons produce the lateral horns of the spinal cord Preganglionic fibers pass through the white rami communicantes and enter the sympathetic chain (paravertebral) ganglia Postganglionic fibers innervate the numerous organs of the body
Sympathetic Trunks and Pathways
Sympathetic Trunks and Pathways A preganglionic fiber follows one of three pathways upon entering the paravertebral ganglia: Synapses with the ganglionic neuron within the same ganglion Ascends or descends the sympathetic chain to synapse in another chain ganglion Passes through the chain ganglion and emerges without synapsing
Sympathetic Trunks and Pathways A preganglionic fiber follows one of three pathways upon entering the paravertebral ganglia: Synapses with the ganglionic neuron within the same ganglion Ascends or descends the sympathetic chain to synapse in another chain ganglion Passes through the chain ganglion and emerges without synapsing
Neurotransmitters and Receptors Acetylcholine (ACh) and norepinephrine (NE) are the two major neurotransmitters of the ANS ACh is released by all ANS preganglionic axons and all parasympathetic postganglionic axons Cholinergic fibers – ACh-releasing fibers Adrenergic fibers – sympathetic postganglionic axons that release NE
Cholinergic Receptors The two types of receptors that bind ACh are nicotinic and muscarinic (named after drugs that bind to them and mimic ACh effects)
Nicotinic Receptors Found on: Motor end plates (somatic targets) All ganglionic neurons of both sympathetic and parasympathetic divisions The hormone-producing cells of the adrenal medulla The effect of ACh binding to nicotinic receptors is always stimulatory
Muscarinic Receptors Muscarinic receptors occur on all effector cells stimulated by postganglionic cholinergic fibers The effect of ACh binding: Can be either inhibitory or excitatory Depends on the receptor type of the target organ
Adrenergic Receptors Two types of adrenergic receptors - alpha and beta Each type has two or three subclasses (α1, α2, β1, β2 , β3) Effects of NE of epinephrine binding to:
α receptors is generally stimulatory β receptors is generally inhibitory A notable exception – NE binding to β receptors of the heart is stimulatory
Effects of Drugs Atropine – (anticholinergic) blocks parasympathetic effects, presurgery drug to block salivation and respiratory system secretions Neostigmine – inhibits acetylcholinesterase and is used to treat myasthenia gravis Tricyclic antidepressants – prolong the activity of NE on postsynaptic membranes Over-the-counter drugs for colds, allergies, and nasal congestion – stimulate α-adrenergic receptors Beta-blockers – attach mainly to β1 receptors and reduce heart rate and prevent arrhythmias
Sympathetic Tone The sympathetic division has the major control over blood pressure and keeps the blood vessels in a continual state of partial constriction called sympathetic tone (or vasomotor tone) Constricts blood vessels and causes blood pressure to rise as needed. Prompts vessels to dilate if blood pressure is to be decreased Alpha-blocker drugs interfere with vasomotor fibers and are used to treat hypertension
Parasympathetic Tone The parasympathetic division normally dominates the heart and activity levels of the digestive and urinary systems – these organs exhibit parasympathetic tone Parasympathetic division Slows the heart The sympathetic division can override these effects during times of stress Drugs that block parasympathetic responses increase heart rate and cause fecal and urinary retention
Unique Roles of the Sympathetic Division Regulates many functions/activities not subject to parasympathetic influence - the adrenal medulla, sweat glands, arrector pili muscles, kidneys, and most blood vessels receive only sympathetic innervation The sympathetic division controls: Thermoregulatory responses to heat Release of renin from the kidneys Metabolic effects
Thermoregulatory Responses to Heat Applying heat to the skin causes reflex dilation of blood vessels When systemic body temperature is elevated, sympathetic nerves cause dilation of blood vessels This dilation brings warm blood to the surface and activates sweat glands to cool the body When temperature falls, blood vessels constrict and blood is retained in deeper vital organs
Release of Renin from the Kidneys Sympathetic impulses activate the kidneys to release renin Renin is an enzyme that promotes increased blood pressure and is involved in the renin-angiotensin mechanism
Metabolic Effects The sympathetic division promotes metabolic effects that are not reversed by the parasympathetic division Increases the metabolic rate of body cells Raises blood glucose levels Mobilizes fat as a food source Stimulates the reticular activating system (RAS) of the brain, increasing mental alertness
Effects of Sympathetic Activation Sympathetic activation is long-lasting because: NE is inactivated more slowly than ACh (must be taken back up into the presynaptic ending) NE is indirectly acting neurotransmitter, using a second-messenger system (effects exerted more slowly) NE and epinephrine are secreted into the blood by the adrenal medulla and remain there until destroyed by the liver
