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 p the body y -Cellular level -Tissue level -Organ level -Body system level -Organism level
HOMEOSTASIS Æhomo & 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 Fi i l i yang kompleks k l k dan d terpadu, t d agar sell dapat d t berfungsi b f i dengan d optimal . (Cannon W B)
Control system y Sistem saraf, bersama sistem endokrin Æ kompleks & terpadu mengatur fungsi tubuh Æ 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 Æ metabolik tubuh Ætumbuh kembang.
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 i informasi i f i dari d i syaraff perifer if ( afferent ff t) kesusunan syaraf pusat dan diproyeksikan (efferent) ketarget organ (otot rangka). ▪ susunan syaraf otonom. - simpatis - para simpatis & enteric n n. system system.
Fungsi susunan syaraf perifer 1.
Se so y ( afferent Sensory e e ) Æ L.. ad, towa towardd + ferre, e e, too bring: b g: membawa e b w informasi o s kee susunan syaraf pusat dari reseptor.
2.
Motor (efferent ) Æ 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.
S Syaraf f spinal i l : menghubungkan h b k spinal i l cord dd dgn sistim-sistim i ti i ti diperifer. di if
5.
Somatic
: menghubungkan kulit atau otot dgn susunan syaraf pusat.
6.
Visceral
: menghubungkan organ dalam dgn susunan syaraf pusat.
7.
Interneuron Æ association neuron, conector neuron Æ L. ad, nuntius, messenger: terletak antara CNS dan peripheral nervous systemÆ 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 Æ Gr. Ad, en + kephale, Æ head Terdiri dari 4(empat) lobus (lobes), (lobes) bisa dilihat pada gbr berikut berikut.
Brain lobes
Fungsi umum lobus (lobes): Frontal lobe (lobus frontalis) b bi berbicara, motoris, t i merencanakan, k berfikir b fiki dan d keputusan k t Temporal lobe (lobus temporalis) Proses pendengaran, bahasa, memori, emosi, instinctive Parietal lobe (lobus parietalis) Proses sensori (body sensations) Occipital O i it l lobe l b (lobus (l b occipitalis) i it li ) Proses penglihatan (vision) dan interpretasi penglihatan
Representasi sensasi dicerebral cortex : Dengan tteknik D k ik 2 positron it emission i i ttomography h ((pet) t) d dan magnetic ti resonance imaging ( MRI ) berbagai fungsi cerebral cortex dapat diketahui, spt pemetaan bagian2 central cortex yang terlibat fungsi g areas )). sensasi ( sensoryy receiving 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 g mulut yang y g berhubungan g dgn g 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 t k 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 P i id dan seething thi h halus l paling li b banyak k tterpengaruh. h -Sensasi suhu sedikit terpengaruh, sakit paling sedikit terpengaruh Pada masa recovery :Æ sensasi pertama baik 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, k lembut, l b d dst. ditambah pengalaman memberikan “ identifikasi “.
Ablasii area 5-7 Abl 5 7 ( area assosiasi i id darii area 1 1,2 2d dan3 3) 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 b.Area 5-7. 7
Sensasi sentuhan. Reseptors : cepat beradaptasi
Æ Meissner’s corpuscle. Æ Pacinian Corpuscle. Corpuscle lambat beradaptasi Æ Merkel disk. Æ Ruffini’s ends. S Serabut b t syaraff yg mengelilingi lili i folicle f li l rambut, b t informasi i f i 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: i f informasi i propriosepsi i i ditransmisikan di i ik dari d i spinal i l cord: d a. menuju thalamus melalui lemniscus medialis.
Dari thalamus ke cerebral cortex ( area 1,2 dan 3 = S I).
Dan dari S I p proyeksi y 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 M j cerebellum b ll melalui l l i tractus t t spino i cerebellaris b ll i anterior dan posteriorÆ informasi ini tdk mencapai kesadaran. Reseptor p :- Pacinian corpuscles, p , ujung j g – ujung j g syaraf, y , golgi g g tendon organ didalam dan sekitar persendian. - reseptor sentuh dikulit. - spindel i d l otot t t ( muscle l spindle i dl ). )
Informasi ini diproses di cerebral cortex memberikan gambaran lengkap g p dari posisi p tubuh diruangan g ( bodyy image g ). ) sensasi suhu. reseptor p suhu p panas: ujung j g serabut syaraf y g gol. C.Æ respons p pd suhu 30 0 – 45 0 C. reseptor suhu dingin: ujung serabut syaraf A delta & serabut syaraf y gol.C. Æ respons g p pd suhu 10 0 – 38 0 C. lintasan syaraf untuk informasi suhu: tractus spino thalimikus ke gy gyrus p 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, i ik vokalisasi k li i dll ) representasinya t i di area 4 luas. l b.Area motorik supplementer, pd bagian medial dari hemisphere diatas sulcus g Area ini proyeksi p y ke area 4. bersama area 4 berperan p p pd p pergerakan g cingulum. pelik dan perencanaan. c.Cortex premotorik ( area 6 ) Æproyeksi ke area 4 dan batang otak yg berhubungan dgn postur, fungsinya tidak begitu jelas. d.Lobus parietalis posterior ( area 5-7 ) Æ proyeksi Æ area premotorik . Lesi area sensorik somatik akan menimbulkan gangguan pergerakan ( urutan pergerakan k )).
Peranan tractus corticospinalis pada manusia : Æ Inisiasi
pergerakan halus ( fine / skilled voluntary movement ). Æ Lesi tractus corticospinalis lateralis :Æhilang kesanggupan meme gang benda diantara 2 ( dua ) jari – jari tangan ( hilang kontrol otot - otot distal ). Æ Lesi tractus corticospinalis p anterior : Æ g gangguan gg keseimbangan, g , berjalan, memanjat.
Sistem koordinasi pergerakan ( oleh cerebellum )). 1.Cerebellum dihubungkan dgn batang otak ( lihat gambar berikut ) a brachium conjunctivum ( superior peduncle ) a. b. brachium pontis ( middle peduncle ) c. corpus restiforme ( inferior peduncle )
2 Pembagian anatomis ( lihat pada gbr berikut 2. berikut. ) a. Lobus anterior. b.Lobus posterior. p c.Lobus flocculo nodularis.
Gbr.cerebellum
3. Pembagian fungsional (lihat gbr). a. Vestibulocerebellum = lobus flocculonodularis. h b hubungan dgn d aparatt vestibuler tib l untuk t k keseimbangan. k i b 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 – s ng suatu sung, s at koordinasi koordinasi. - hubungan vermis ke batang otak untuk kontrol otot –otot axial. - hubungan intermediate dgn batang otak untuk kontrol otot – otot distal.
c Neocerebellum = cerebrocerebellum: c. 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. gb . Selanjutnya, Se a jut ya, menunjukan e u ju a hubungan ubu ga syaraf sya a didalam d da a cerebellum. ada 2 masukan serabut afferen yg utama kecerebellum: a. masukan serabut “ climbing “yg yg berasal dari nukleus olivari infe inferior yg menerima masukan informasi propriosepsi dari seluruh – tubuh, berakhir pada dendrit dari sel Purkinje dan pengaruhnya adalah exitasi yg kuat kuat.
b. Masukan serabut afferen ( mossy fibres ) membawa informasi propriosepsi dari tubuh + masukan dari cerebral cortex. 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 ). HemicerebellectomiÆ H i b ll t iÆ menimbulkan i b lk gangguan ipsilateral i il t l: Æ hypotoni. Æ 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 – g dgn g cepat, p , mis : - extensi – flexi. tangan - 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 gg yg berada di cerebral cortex,, cerebellum,, mesencephalon, p , medulla oblongata dan spinal cord. Aktifitas ini yg mempengaruhi Æ ( 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 S b i melalui l l i sistem i efferen ff 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. bP b.Penyesuaian i sikap ik tubuh t b h ( posture t ) supaya pegerakan k b baik ik Æ dilakukan dil k k oleh l h sistem regulasi postur. c.Pergerakan persis dan terkoordinasi Æ cerebellum. Perencanaan dan pelaksanaan pergerakan Æ dapat dilihat pada Gbr berikut.
Gbr. 12.1. G
a. Perencanaan pergerakan Ide pergerakan pergerakan, dihasilkan diarea associasi cerebral cortex. 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 b. 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 P k yg terjadi t j di memberikan b ik perobahan b h masukan k sensorik ik dari d i otot, tendon, persendian dan kulit dikirim ke premotor / motor cortex dan spinocerebellum. p Spinocerebellum proyeksi ke batang otak dan dari batang otak memPengaruhi pergerakan ( postur dan koordinasi pergerakan ). Proyeksi y kebatangg otak ke neuron motorik spinal p 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 Si t 1.Sistem corticospinalis ti i li dan d corticobulbaris. ti b lb i a. tractus corticospinalis anterior / ventralis dan tractus tectospinalis, tractus reticulospinalis, tractus vestibulospinalis, mengatur otot – otot axial ( postur dan pergerakan kasar ). )
b T b. Tractus corticospinalis i i li lateralis l li dan d tractus rubrospinalis b i li mengatur Æ
otot –otot distal ( fine / skilled voluntary movements ). Sistem S ste corticospinalis co t cosp a s dan da corticobulbaris co t cobu ba s ini dditunjukkan tu ju a pada Gbr Gb Berikutnya.
Area – area motorik di cerebral cortex : pada stimulasi listrik memberikan pergerakan p g / kontraksi otot Jika p skelet maka daerah itu disebut area motorik. Dgn cara seperti itu diketahui berbagai daerah motorik di cerebral cortex sebagai berikut : G Gyrus precentralis li ( 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 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 perencanaan. C.Cortex premotorik ( area 6 ) Æproyeksi ke area 4 dan batang otak yg berhubungan dgn postur, fungsinya tidak begitu jelas. d Lobus parietalis posterior ( area 5d. 5 7 ) Æ proyeksi Æ area premopremo torik. Lesi area sensorik somatik akan menimbulkan gangguan – pergerakan ( urutan pergerakan ).
Peranan tractus corticospinalis pada manusia : Æ Æ
Æ
Inisiasi pergerakan halus ( fine / skilled voluntary movement ). Lesi tractus corticospinalis lateralis :Æhilang kesanggupan meme gang g g benda diantara 2 ( dua ) jjari – jjari tangan g ( hilangg kontrol otot otot distal ). Lesi tractus corticospinalis anterior : Æ 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. g Postur normal : Æ berdiri tegak. Æ kepala keatas. Æ tungkai / lengan kebawah. Æ setimbang. setimbang Manusia bekerja ( voluntary activity ) memerlukan latar belakang postur yg stabil. Diperlukan penyesuaian postur melalui reflex postur statis Æ K t k i otot Kontraksi t t terus t menerus dan d reflex fl postur t phasic h i ( dinamic, di i dan d 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 N Ngaruhi hi oleh l h: Æ Excitabilitas neuron motorik. Æ Perobahan letupan / kegiatan efferen gamma. Æ 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 ) Æspinal shock : Semua Se ua reflex e e sp spinal a hilang. a g. Potensial membran istirahat dari neuron motorik spinal naik 2 – 6 mv. Berhenti impuls – impuls excitasi dari centra yg lebih tinggi. Durasi shock spinal p : Ækodok 2 – 6 menit. Ækucing 1 – 2 jam. Æmonyet beberapa hari. Æmanusia 2 mgg gg 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 o po e medulla edu oblongata ob o g dan d pons po s dalam d postur pos u )). 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 ): Ærigiditas g / spasticitas p otot – otot terutama extensors ( otot – otot anti gravity )Æ 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 g g ditunjukan j pada p gambar g berikutnya y
Pada rigiditas decerebrasi transeksi as neural dilakukan diantara : Colliculum superior p dan inferior yang y g menyebabkan y 2 ((dua)) dari 3 ((tiga) g ) 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 / ppons dijumpai j p 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) Æ pola rigiditas pd anggota gerak bervariasi dgn posisi binatang tersebut. Tidak dijumpai respons memperbaiki posisi tubuh ( rightting reflexes ).
Perobahan P b h rigiditas i idi pdd reflex fl – reflex fl tonic i labyrinthin l b i hi di distimulasi i l i oleh l h 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 gg gerak g mengalami g extensi dipihak p kepala. p jika kepala digerakkan keatas maka tungkai belakang flexi dan jika kepala digerakkan kebawah Ækaki depan flexi. Respon ini distimula sii oleh l h receptor t proprioceptor i t di bagian b i atas t leher. l h 2.3.Integrasi postur dimesencephalon ( mid brain animal ). transeksi poros syaraf ( neural axis ) pada batas atas mesencephalon ( mid brain animal ) Æ pd kucing, rigiditas extensor, kucing dapat berdiri, berjalan dan memperbaiki posisi tubuh.
Reflex – reflex memperbaiki p posisi p tubuh ( righting g g reflexes ), ) ggunanya y untuk mempertahankan posisi normal, berdiri dan kepala keatas / kedepan. 2.4. Integrasi postur di cerebral cortex . pada binatang yg mengalami decortikasi ( removal of cerebral corcor tex ) Æ thalamus / hypothalamus, ganglia basalis, batang otak, cerebellum dan spinal cord intact ( utuh ) Ærigiditas dekortikasi sebab area cerebral cortex yg melakukan inhibisi pada letupan gamma – efferen ff hil hilang . H Hall iinii menyebabkan b bk fasilitasi f ilit i reflex fl – reflex fl regang yg akan menimbulkan rigiditas otot –otot skelet. reflex –reflex postur yg pusat integrasinya di cerebral cortex terdiri p righting g g reflex. dari :- optical - 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 g syaraf. y 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 pallidus.
-
Hubungan globus pallidus dan nukleus subthalamikus, hubungan nukleus subthalamikus dan globus pallidus. c. Hubungan globus pallidus dan thalamus dan thalamus ke cerebral cortex. 33.2. 2 penyakit – penyakit pd manusia yg disebabkan kerusakan ganglia basalis. lesi ganglia basalis Æ dyskinesia. dyskinesia tdd : - hypokinetik. - hyperkinetik. hyperkinetik ype e tdd dd : - cchorea o e dan d penyakit pe y huntington. u go . - 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 g )Æ ) g ganglia g basalis. Fungsi ganglia basalis Æ perencanaan / program pergerakan.
REFLEKS (REFLEX) Definisi :Æ Kegiatan syaraf terintergrasi / proses yg berlangsung pada lengkung refleks ( reflex arc ). Æ Adalah suatu respon motorik yang terjadi tanpa disadari terhadap suatu rangsang sensorik sensorik. Lengkung refleks ( reflex arc ) terdiri dari : a. reseptor ( afferent). b. neuron afferent sebagai lintasan afferent. c. pusat refleks ( sinaps didalam susunan syaraf pusat ) ÆCNS (medulla spinalis) g lintasan efferent. d. neuron efferent sebagai e. hubungan syaraf – effector ( effector = otot, kelenjar eksokrin, dll). bagian – bagian dari lengkung refleks dapat dilihat pada Gbr. berikut
Gb L Gbr. Lengkung k refleks. fl k
Berdasarkan jumlah sinaps didalam pusat refleks , maka refleks dibagi atas: a. Refleks monosinaptik ( hanya 1 sinaps ), contoh: refleks regang g g ( stretch reflex ), ) contoh klinis spt p : knee jerk, ankle jerk, jaw jerk, dll. b. Refleks polysinaptik ( dipusat refleks dijumpai lebih dari satu sinaps contoh : refleks fleksi = withdrawal reflex, sinaps, reflex reflex – reflex visceral / autonom seperti refleks pupil , refleks salivasi,dll.
2. Refleks monosinaptik Contoh : refleks regang ( stretch reflex ) Æ lengkung refleks ter diri dari : a. reseptor : muscle spindle didalam otot. peka pd regangan ( perobahan panjang )Æ peristiwa biolistrik pd ujung syaraf yg menginervasi reseptor Æ adalah timbulnya potensial reseptor = potensial generator. b. lintasan afferent Æ( afferent pathway ) Æ axon dari neuron afferent yg berada didalam dorsal root ganglion ( DRG ).
Potensial ggenerator menimbulkan beberapa p ( lebih dari satu ) potensial aksi ( impulses ) didalam axon / serabut syaraf. Hal ini bisa dilihat pada gbr.berikut
c. Pusat refleks Æ di susunan syaraf pusat ( CNS ). ÆPeristiwa biolistrik dipusat refleks berupa timbulnya potensial eksitasi postsinaps / potensial inhibisi post sinaptic ( excitatory post sinaptic potential / inhibitory post synaptic potential ) d. Lintasan efferent Æ axon / serabut neuron , pada segmen inisial tjd potensial t i l aksi k i ( impuls i l ) yg dikonduksikan dik d k ik sepanjang j serabut b t menuju j otot t t skelet. e. Hubungan syaraf dan otot skelet. Æ d lempeng Æpd l ujung j motorik ik (motor ( t end d plate l t potensial). t i l) f. Effector Æ pd serabut otot timbul potensial aksi dan selanjutnya terjadi excitation contraction coupling.
Struktur reseptor p muscle spindle p ( spindel p otot ) dan inervasinya y : Serabut otot intrafusal yg membentuk reseptor muscle spindle terdiri dari : 10 serabut otot , dibungkus dlm kapsul jaringan ikat, - bersiat embrional ( striation sangat g kurang g )). - 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, 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 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.
Gbr Muscle spindle Gbr. spindle.
Gambaran anatomy dan histologi spindle otot
Aktifitas sistem efferent gamma menambah kepekaan ( sensitivity ) dari spindle otot ( muscle spindle ) Fungsi dari muscle spindle : Jika otot diregang ( panjang beruah / bertambah ) maka spindle otot teregang ( panjang berubah ) menimbulkan potensial generator dan hal ini akan menimbulkan potensial aksi pada serabut syaraf ( axon ) dari lengkung refleks dan seterusnya menyebabkan otot berkontraksi ( otot skelet berkontraksi = memendek ). Respon dari muscle spindle ( spindle otot ) pada peregangan Dan berbagai g keadaan dapat p dilihat ppada Gbr. Berikut.
Gbr. Respon muscle spindle terhadap stimulus
Innervasi bertentangan dan refleks terbalik : ( Reciprocal Innervation and inversed strectch reflex ) Innervasi bertentangan ( reciprocal innervation )Æ Stimulasi hubungan syaraf pd protagonist ( mis: extensor ) menimbulkan eksitasi dan pd antagonis ( mis : flexor ) Æ inhibisi.
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 )Æuntuk melindungi ( proteksi ) supaya otot protagonist yg bersangkutan tidak robek. Innervasi bertentangan dan refleks regang terbalik ditunjukan pada Gbr. berikut ini.
Gbr. Refleks regang terbalik
3. Refleks polisinaps. Contoh: Refleks fleksi ( withdrawal reflex ), reaksinya: - menarik diri. - menjauhkan diri dari rangsang yg mencederakan a. Lengkung refleks terdiri dari : reseptor : ujung syaraf bebas ( free nerve ending) lintasan afferen ( afferent pathway ): serabut syaraf afferent gol. III ( A δ ), gol .IV / c pusat refleks Æ CNS ( spinal cord / brain stem ). polisinaps ( sinaps pada segmen tempat masuk / segmen lebih tinggi / segmen g lebih rendah ). )
lintasan efferen ( efferent pathway )Æ serabut neuron efferen gol I.a gol. I a / Aα Effector : otot fleksor pd segmen yg bersangkutan( ipsilateral ). b. Stimulus adekwat : stimulus yg mencederakan / sakit dan makin kuat intensitas stimulus,sinaps keberbagai segmen ( segmen yg lebih tinggi / segmen yang lebih rendah ),Æ irradiasi stimulus ( irradiation of stimuli ).
C. Polisinaps Banyakk sinaps B i ( dengan d neuron – neuron pd d segmen masukk , segmen llebih bih tinggi dan segmen lebih rendah ) dengan membentuk lingkaran reverberasi ( reverberation cir cuit ) Æ aktivitas didalam lingkaran reverberasi akan menimbulkan i b lk letupan l ikutan ik ( after f discharge di h ). ) Lingkaran reverberasi dapat dilihat pd gambar berikut.
Gbr. Lingkaran g reverberasi
Letupan ikutan akan menimbulkan respon yang berlama - lama
D. Respons : fleksi ipsilateral dan ekstensikontralateral pd segmen masuk ( input p segment g )). Hal ini akan menimblkan ppola respons p ppergerakan g yyang g efektif untuk menjauhkan diri dari stimulus yang mencederakan dan disebut tanda lokal ( local sign ). tanda lokal dapat p dilihat pada p gbr g berikut.
Gbr. Tanda lokal
Peristiwa refleks fleksi biasanya dialami mahluk berulang – ulang. Maka respon yg timbul dapat mengalami“ habituasi “( habituation, responkurang ) atau t sensitization, iti ti respon bertambah. b t b h Sifat – sifat umum refleks : Æ Adanya stimulus adequate, mis: “ scratch reflex “ pd anjing, stimulus adequate : insect menjalar diatas / melalui kulit ( multiple linear touch ) akan k menimbulkan i b lk respon fl flexii dan d extensii dari d i extremitas. i Æ Lintasan / saluran terakhir ( final common path ): neuron – neuron motorik yg menginervasi serabut extrafusal dari otot skelet. Æ Keadaan eksitasi sentral dan keadaan inhibisi sentral dapat timbul pada SSP ( central nervous system ) dimana eksitabilitas dpt bertambah atau berkurang disebabkan kegiatan lingkaran reverberasi atau pengaruh mediator sinaptik. p Habituasi dan sensitisasi dari respons p refleks:Æ respon p refleks dapat dimodifikasi oleh pengalaman.
Receptor Informasi tentang lingkungan dalam dan luar mahluk mencapai susunan syaraf pusat ( central nervous system ) melalui berbagai reseptor sensorik ( sensory receptor ). Reseptor - reseptor ini merupakan " transducer " yang merubah berbagai bentuk energii didalam did l lingkungan li k menjadi j di potensial i l aksi k i di dalam d l neuron – neuron.
Organ sensorik dan reseptor Reseptor merupakan bagian dari satu neuron atau sel Æ khusus yang menimbulkan potensial aksi di dalam neuron – neuron. Reseptor sering berassosiasi dengan sel – sel nonneural yang Mengelilinginya membentuk organ sensorik. Bekerja sebagai “ transducers “Æmerubah berbagai bentuk Energi, misal : - mekanis ( touch and pressure ) - thermis ( degrees of warm ) - electromagnetic ( light ) - chemical ( bau / odor, taste dan kadar oksigen d l darah) dalam d h) Æ impuls i l – impuls i l ( potensial i l aksi k i ) didalam did l neuron – neuron.
Reseptor paling peka pada satu bentuk energi ( stimulus adequat ), misal Æ reseptor rod and cone paling peka pada stimulus cahaya. ( threshold / perangsangan reseptor paling rendah ).
Sensasi - sensasi Stimulasi reseptor p menimbulkan sensasi. a. Modalitas – modalitas sensasi. secara tradisional ada 5 modalitas – modalitas sensasi terdiri dari sensasi: penciuman, penglihatan, pendengaran, pengecapan dan somatik. tetapi masih banyak modalitas sensasi yang lain,seperti: modalitas sensasi yang mencapai kesadaran: ►sensasi akselerasi rotasi. ►sensasi akselerasi linier. ► ►sensasi i pergerakan k d dan posisi i i sendi,dll. di dll
Modalitas sensasi yang tidak mencapai kesadaran Æ Æ Æ
Sensasi panjang otot dan tonus otot Sensasi tekanan darah Sensasi tekanan vena sentral
Klasifikasi organ sensorik / reseptor ► Telereseptor adalah reseptor yang berkaitan dengan peristiwa ditempat jauh seperti penglihatan, pendengaran dan penciuman. ► Eksteroseptor Ek t t adalah d l h reseptor t – reseptor t yang berkaitan b k it dengan d perobahan b h – perobahan didalam lingkungan luar yang bersentuhan dengan permukaan tubuh. ► interoseptor i t t adalah d l h reseptor t – reseptor t yang berkaitan b k it dengan d perubahan b h – perubahan lingkungan di dalam tubuh. ► Proprioseptor adalah reseptor – reseptor yang berkaitan dengan posisi tubuh didalam ruang. ruang
Klasifikasi lainnya terdiri dari ▪ Nociceptor Æ reseptor – reseptor yang berkaitan dengan sensasi sakit dan disebabkan stimulus yang mencederakan (noxious stimuli) Respon untuk sensasi ini didahulukan (withdrawal respons protection). protection) ▪ Chemoceptor Æ reseptor – reseptor yang berkaitan dengan stimulus kimia ( perubahan komposisi kimia lingkungan seperti ph, pO2, pCO2 osmolalitas, dll ). )
Organ – organ sensorik dikulit Stimuli berbagai organ sensorik dikulit menimbulkan berba gai sensasi, seperti: ° Stimulasi Merkel’s disk dan Meissner’s corpuscle Æ sensasi sentuhan . ° Stimulasi Pacinian corpuscles menimbulkan sensasi tekanan. ° Stimulasi ujung – ujung Ruffini ( Ruffini’s ending )Æsensasi suhu panas. ° Stimulasi Si l id darii K Krause’s ’ end db bulb lb menimbulkan i b lk sensasii suhu h di dingin. i
Stimulasi ujung – ujung syaraf bebas ( free / naked nerve ending ) menimbulkan sensasi sakit. Stimulus ujung – ujung syaraf yang mengelilingi follicle rambut Menimbulkan sensasi sentuhan. Hal ini bisa kita lihat pada gambar berikut.
Reseptor sensorik pada kulit.
Dasar ion i darii eksitasi i i ( Ionic basic of excitation ) Stimulasi Stim lasi ( mis. mis Sentuhan Sent han ) pada ujung j ng syaraf s araf sensorik / reseptor menyebabkan saluran ion yang peka pada stimulus ( stimulus gated ion channels, mis,untuk ion Na+ ) terbuka Influx Na+ Æ potensial generator. Berupa respon lokal, bergradasi. Makin lama makin kecil. Makin jauh dari tempat terjadinya makin kecil. Dapat mengalami sumasi.
a. Generator p potensial p pada Pacinian corpuscle p terjadi j p pada bagian g syaraf yang tidak berselaput mielin
b. Hubungan panjang otot dan besarnya potensial generator dan frekwensi impuls pada stretch receptor dari cryfish
c. Peristiwa adaptasi ( adaptation ) ►jika ik stimulus tim l dib diberikan rik n secara r konstan k n t n pada p d rreseptor pt r maka m k frekwensi fr k n i
potensial aksi yang dikirimkan reseptor itu didalam serabut syaraf sensorik makin lama makin berkurang ( adaptasi ).
Berdasarkan sifat ini reseptor di bagi atas 2 ( dua ) golongan : 1. reseptor – reseptor yg mengalami cepat adaptasi Æ reseptor sentuhan Æp phasic receptor. p 2. reseptor – reseptor yg lambat beradaptasi Æ spindel muscle receptor ( muscle spindel p ), baroreceptor p Æreseptor p suhu p panas dan reseptor suhu dingin dan reseptor sakit.Æ tonic receptor.
Peristiwa adaptasi dapat dilihat pada Gbr. Berikut.
5. Kodefikasi dari informasi sensorik (coding of sensory information). a.Hukum H k M Muller ll ( d doctrine i off specific ifi nerve energies i ) “ Sensasi yg timbul akibat impuls – impuls yg terjadi direseptor tergantung pada bagian spesifik mana diotak yg akhirnya diaktifasi”. b.Hukum proyeksi ( law off projection ) “ jika stimulasi diberikan pada bagian tertentu saluran sensorik ( sensory pathway ) sensasi akan timbul dilokasi reseptor bukan di ditempat stimulasi. i l i
c. Diskriminasi intensitas. Untuk membeda – bedakan berbagai intensitas dari stimuli terjadi melalui: Æ variasi didalam jlh potensial aksi ( impuls ) yg dikirimkan reseptor tertentu dan variasi didalam jlh reseptor yg diaktifkan. Æ besarnya sensasi yang dirasakan sebanding dgn logaritma inten sitas stimulus ( hukum Weber – Fechner ).
d. Satuan sensorik dan rekrutment satuan sensorik. Satuan sensorik adalah satu axon sensorik dengan semua cabang – cabangnya . Jika intensitas stimulus yg diberikan bertambah besar maka lebih banyak satuan sensorik yang diaktifkan.
Sensasi – sensasi kulit, dalam dan visceral. Sensasi terdiri dari : a. Sensasi somatik Æ sensasi – sensasi kulit ( cutaneus sensation ), sensasi dalam ( deep sensation ). b. Sensation visceral, sensasi – sensasi dari organ – organ visceral ( visceral sensations ). 1. Sensasi somatik. stimulasi receptor menimbulkan sensasi.Æ soma ( tubuh ) terdiri dari kepala dan badan ( leher kebawah ). badan dari neuron afferen berada di : DRG ( dorsal root gang lion ) untuk syaraf y – syaraf y spinal p ( spinal p nerves )), leher kebawah atau Homolog DRG ( mis, semilunar ganglion ) untuk syaraf – syaraf otak ( cranial nerves ), kepala.
Lintasan syaraf ( pathway ) dari periphery menuju cerebral cortex: Æ Æ Æ
a. b b. c.
Sangat jelas Titik demi titik pada permukaan tubuh dihubungkan dengan titik tertentu di cerebral cortex. Pada berbagai tingkatan ( level ) lintasan syaraf mengadakan hubungan ( melalui collaterals ) dengan neuron di : - spinal cord ( mis, motor neuron didalam cornu anterior ). - batang otak ( brain stem ), ) dll. dll lintasan syaraf ini terdiri dari : Neuron orde I ( didalam DRG ). N Neuron orde d II ( cornu posterior i )). Neuron orde III ( thalamus )
Neuron –neuron afferen yg menginervasi g berbagai g reseptor p diperipheri p p terdiri dari : a. b.
Serabut g gol. A β untuk mechanoreceptors p ( sentuhan,, tekanan ) Serabut A δ untuk mechanoreceptor, reseptor sakit dan suhu dingin.
c c.
Serabut C tidak berselaput mielin untuk nociceptors nociceptors, thermoreceptor dan mechanoreceptor.
Terminasi T i i serabut b – serabut b iitu di spinalcord i l d di ditunjukkan j kk pada d Gb Gbr b berikut ik iini. i .
Lintasan syaraf dari berbagai reseptor di peripheri sampai di cerebral cortex ( gyrus postcentralis ) ditunjukkan pada gambar berikut ini. g
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, formation and the spinal cord
ANS vs. Somatic Nervous System (SNS) Three major differences in the ANS and SNS: ÆEffectors Æ ff ÆEfferent pathways h ÆTarget 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 stimulatoryy or inhibitory y 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 i l organs, but b t cause opposite it effects. ff t Through dual innervation the two divisions counterbalance each other’s activity y p mobilizes the body y duringg extreme The sympathetic situations The parasympathetic performs maintenance activities and conserves body energy
Role of the Parasympathetic Division Keeps body energy use low, directs “housekeeping” activities g , defecation,, and Involves the D activities Æ digestion, diuresis Its activity is illustrated in a person who relaxes after a meal: blood pressure, heart rate, and respiratory rates are low -gastrointestinal 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 It ti it is i illustrated ill t t d by b a person who h is i threatened: heart rate increases, breathing is rapid and deep, deep the skin is cold and sweaty, sweaty and the pupils dilate
Anatomy of ANS Division Sympathetic
Location of Ganglia g
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 Gl Glossopharyngeal h l (IX) N Vagus (X) N. Sacral O tfl 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 y p neurons produce p 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 th ti divisions di i i 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 b either i h inhibitory i hibi or excitatory i Depends on the receptor type of the target organ
Adrenergic d e e g c Receptors ecepto s 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 g 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 O th t drugs d for f colds, ld allergies, ll i andd nasall congestion ti – 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 i l state off partial i l constriction i i called ll d 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 a asy pat et c division dvso S Slows ows tthee heart ea t The sympathetic division can override these effects during times of stress Drugs that block parasympathetic responses increase h t rate heart t andd cause fecal f l andd urinary i retention t ti
Unique Roles of the Sympathetic Division Regulates many functions/activities not subject to pparasympathetic y p 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 y Sympathetic impulses activate the kidneys to release l renin i 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) off the h bbrain, i increasing i i mentall alertness l
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, neurotransmitter using a second-messenger system (effects exerted more slowly) NE and epinephrine are secreted into the blood by th adrenal the d l medulla d ll andd remain i there th until til destroyed d t d by the liver
