SISTEM SARAF Mata Kuliah Fisiologi Veteriner I (AFF 221) Departemen AFF FKH IPB
Potensial Aksi • Rangsangan pada sel peka rangsang = perubahan permeabilitas membran • Terjadi depolarisasi bila ion Na+ dari CES masuk ke CIS • Terjadi hiperpolarisasi bila ion Na+ yang pindah dari CIS ke CES berkurang dari keadaan istirahat atau ion Cl- dari CES masuk ke CIS • Depolarisasi yang mencapai nilai ambang rangsang, gerbang aktivasi saluran Na cepat (Fast Voltage gated Na Chanel) terbuka, gerbang inaktivasi mulai menutup dan gerbang saluran K mulai membuka => Potensial aksi (tahap depolarisa) • Gerbang inaktivasi Na tertutup, gebang saluran K terbuka, tahap repolarisasi potensial aksi
Pembentukan Potensial Aksi Periode laten
Depolarisa si
Repolarisasi
Hiperpolarisa si kemudian
Rangsangan dapat berupa : • Listrik • Kimia • Suhu
• Mekanik • Osmotik
Skema Potensial Aksi- Repolarisasi Permeabilitas terhadap Na+ naik => Na+ masuk
Rangsangan Pintu Na+ tertutup
Potensial Aksi
Pintu K terbuka
Kalium keluar
Muatan luar sell Kembali + , di dlm – lagi (repolarisasi)
Kanal Na+ terbuka (Gerbang voltase)
Dalam sel + Luar sel – (depolarisasi)
Siap utk dirangsang
Gambaran Grafik Potensial Aksi +35
Overshoot 2
0
mV
Depolarisasi kemudian Fase
-55
Fase 1
3
-70 Hiperpolarisasi kemudian Rangsangan periode laten
Ambang letup/ Firing level
1 – 2 = refrakter absolut 2 – 3 = refrakter relatif
Skema Grafik Potensial Aksi Rangsangan
+ 15mV/Ambang letup
Priode laten
Melewati 0 mencapai ke +an Dengan puncaknya + 35mV Overshoot.
Potensial perlahan Mencapai –55mV Siap dirangsang lagi.
Perubahan cepat 90mV
Penurunan lebih lambat/ depolarisasi kemudian
Potensial Meningkat Hingga –70mV
Hiperpolarisasi kemudian
Syarat terjadinya Potensial Aksi • Untuk terjadi PA, rangsangan harus mencapai nilai ambang (threshold) / tingkat letup (firing level) => All • Kalau Tidak Depolarisasi yang tidak Mencapai nilai ambang
PA tidak terjadi.
Menghilang, dikalahkan Proses repolarisasi (Akomodasi)
=> none
• Jadi PA tunduk pada hukum ‘All or none’
Akomodasi • Ambang kekuatan rangsangan punya hubungan dengan lamanya rangsangan • Kekuatan rangsangan yang lemah perlu waktu > lama untuk menghasilkan jawaban sinyal atau mencapai potensial ambang • Bila lama/kekuatan rangsangan tidak mencapai ambang batas letup, PA tidak akan terjadi.
JENIS RANGSANGAN • • • • •
Rangsangan Subminimal Rangsangan Minimal Rangsangan Submaksimal Rangsangan Maksimal Rangsangan Supramaksimal
Sumasi rangsangan subminimal Rangsangan subminimal (dibawah ambang)
Tidak sempai threshold
Repolarisasi
+ Rangsangan subminimal lain
Membran sel
Mencapai perlahan Titik threshold
Potensial Aksi
Sumasi temporal => rangsangan subminimal lain, dari satu sumber dengan waktu yang diperpendek dari satu rangsangan ke rangsangan lainnya Sumasi spasial => rangsangan subminimal lain,dari sumber lain dalam waktu yang bersamaan
Energi untuk terjadinya peristiwa potensial aksi • Perbedaan potensial membran • Perbedaan konsentrasi Na, K, Cl, Ca antara bag. luar dan dalam membran saraf Potensial aksi tidak memerlukan energi ATP ATP diperlukan untuk kerja pompa Na-K, pompa Na-Ca
Jaringan yang peka rangsangan • Saraf dan cabang-cabangnya
• Otot
Lurik Polos Jantung
Potensial Aksi dengan Plateau Terjadi pada otot :
Jantung
Potensial membran Normalnya –90mV
Otot polos ureter Otot polos uterus
•Kanal Na cepat •Kanal Ca yang lambat •Kanal K yang terakhir aktif
Aktif pada perubahan Voltase tertentu.
Grafik PA dengan Plateau Fase 1
+20
Fase 2
0 Fase 0
Fase 3
mV
Fase 4 -90 waktu
Proses PA dengan Plateu • Fase 0 : depolarisasi cepat & overshoot krn aktivasi kanal Na+ yg cepat. • Fase 1 : repolarisasi cepat, Kanal Na+ inaktif & adanya influks Cl/Sal K+cepat terbuka • Fase 2 : Plateau yg lama, terbuka kanal Ca+ yg lambat (influk Ca+), Sal K+cepat tertutup, sal K+ lambat mulai terbuka (efluks K) • Fase 3 : Kanal Ca tetutup & Kanal K makin terbuka, repolarisasi agak lambat. • Kembali ke potensial istirahat.
Potensial Aksi menjadi Cetusan impuls saraf Depolarisasi berlangsung
Pintu Na di Titik baru terbuka (depolarisasi lagi)
Muatan luar sel menjadi negatif pada titik itu
Menarik muatan + di titik baru disebelahnya ke titik yang - tadi
Terjadi perubahan Potensial di titik baru Yang diambil muatan + nya
Rambatan depolarisasi
Impuls saraf
Ritmisitas/automatisitas (otomasi) • Terjadinya potensial aksi dengan sendirinya tampa adanya rangsangan dari luar Membran selalu permiabel terhadap Na+, Ca+2, kurang permiabel terhadap K+ depolarisasi bergerak ke arah ambang letup Otot jantung, otot licin, saraf di SSP(MO)
Periode Refrakter • Pada serat saraf yang mudah/ sudah dirangsang tidak dapat terjadi potensial aksi baru selama membran dalam keadaan depolarisasi akibat potensial aksi sebelumnya. Absolut
Periode refrakter Relatif
Tidak dapat dirangsang
Dapat dirangsang Dengan rangsangan Lebih besar
Skema periode Refrakter Sinyal rangsangan Dalam waktu singkat sesudah PA mulai timbul Saluran Na inaktif/tertutup Kanal Na tetap tidak terbuka
R.Absolut
Tunggu sampai kembalinya Potensial Membran Mendekati ambang letup
Refrakter relatif Standby
Gambaran Grafik Potensial Aksi +35
Overshoot 2
0
mV
Depolarisasi kemudian Fase
-55
Fase 1
3
-70 Hiperpolarisasi kemudian Rangsangan periode laten
Ambang letup/ Firing level
1 – 2 = refrakter absolut 2 – 3 = refrakter relatif
Sistem Saraf • Satu dari 2 pengatur utama fungsi tubuh • Pengaturan lebih cepat dari sistem endokrin • Fungsi dilakukan oleh lengkung reflek • Unit fungsionalnya adalah saraf (neuron) • Neuron ditunjang oleh neuroglia
Tiga aspek : 1.Penerimaan rangsangan (Reseptor) : deteksi stimuli 2.Transmisi rangsangan ( Sel saraf) : membawa berita 3.Respon (efektor) : otot, kelenjar
SISTEM SARAF BERFUNGSI: • Memungkinkan hewan untuk merasakan dan merespon perubahan kondisi lingkungan • Memungkinkan terjadinya komunikasi dan koordinasi semua organ dan sistem • Menjaga homeostasis dengan memonitor lingkungan dalam organisme • Bekerja sama erat dengan sistem endokrin
Bagian terkecil dari syaraf : Neron
Komponen Lengkung Reflek
Struktur saraf dibedakan 3 area: • Dendrit (menghantarkan rangsangan yang masukke badan sel) • Badan sel (menerima rangsangan dan memicu terbentuknya impul) • Akson (penjuluran panjang dari badan sel yang berperan menghantarkan output ke target) Secara Fungsional saraf Dibedakan 3 Jenis: • Saraf Aferen (sensoris) mendeteksi atau menerima rangsangan dan menghantarkan ke pusat • Interneuron (ditemukan terutama pada SSP) membentuk jalinan yang memungkinkan perosesan informasi yang masuk ke SSP • Eferen (motoris) menympaikan impul dari pusat ke efektor (otot atau kelenjar)
Jenis Serabut Saraf
Sensoris: penglihatan, keseimbangan,p enciuman
Sensoris somatis
Motoris
Fungsi: produksi mielin
Berperan dalam pembentukan pembatas darah otak
Fungsi sebagai sel pertahanan
Kecepatan Rambat Impul Dipengaruhi oleh: • Adanya lapisan mielin • Ukuran serabut saraf • Suhu
Konduksi Salto
Organisasi Neron
PENGOLAHAN INFORMASI 1. Potensial Aksi 2. Sinap 1. 2. 3. 4.
Celah antara dua sel neron Pre-sinaptik Post-sinaptik Nerotransmiter
3. Neuromuscular junction
Potensial Aksi Pada Saraf
SINAPS
Integrasi Impul Masuk Pada Neuron dendrit Impul masuk eksitatori
Impul masuk inhibitorii
Akson hilus => Tempat integrasi dan pembentukan impul ke luar
Jenis Hubungan Sinap a.Aksondendrit Paling banyak
b.AksonSoma
c.Akson- Akson Jarang
NEUROTRANSMITER Merupakan zat kimia yang dikeluarkan oleh neron guna menyampaikan informasi dari satu neron ke neron lain Neurotransmiter yang banyak terdapat : • Acetylcholin (Ach) • Amina Biogenik (Dopamin, Norepinefrin, Epinefrin, Serotonin) • Asam amino nerotransmiter (GABA) • Neuropeptida (al. Endorphin, gastrin, bradikinin dll)
Tiga Kelas Neuron Neuron afferent : Menghantarkan informasi dari reseptor sensori ke SSP Sebagian besar dari neron berada di luar SSP Tidak mempunyai dendrit
Neuron efferent : Menghantarkan informasi ke luar SSP menuju efektor (otot dan kelenjar) Hanya sedikit bagian yang berada di dalam SSP Interneuron : Berada dalam SSP (99 %), sebagian besar di talamus
Tipe Neuron
Sistem Saraf Pada Vertebrata Pembagian Sistem Syaraf : 1. Susunan Syaraf Pusat (SSP) –Otak –Sumsum Tulang Punggung 2. Susunan Syaraf Tepi (SST)
OTAK Terdiri dari : 1. Otak besar (serebrum : telencephalon dan diencephalon) - Telencephalon (cortex cerebri, cortex limbic, ganglia basalis) - Diencephalon (talamus dan hipotalamus) 2. Batang otak (Midbrain, pons dan medula oblongata) 3. Medulla spinalis 4. Otak kecil (serebelum)
Gambaran Otak Manusia
FUNGSI OTAK Medulla spinalis: pusat refleks Batang otak: sebagai pusat hidup Medula oblongata mengatur: respirasi, ritmis jantung, aliran darah Diencephalon : pusat relay informasi (talamus), homeostasis (hipotalamus) Otak besar: pusat kesadaran Otak Kecil (Serebelum) : tegak tubuh, pergerakan dan keseimbangan
Fungsi Otak Besar (Serebrum) Korteks : motor sistem Subcortical nuclei : pergerakan, tingkah laku dan tegak tubuh Hypotalamus : 1. Pengaturan kelenjar pituitari depan 2. Mengatur keseimbangan air 3. Mengatur sistem syaraf autonomik 4. Mengatur tingkah laku makan dan minum 5. Mengatur sistem reproduksi 6. Pengaturan beberapa tingkah laku 7. Menimbulkan dan mengatur circadian rhythms
Batang Otak
Serebelum Serebelum adalah silent area dari otak. Eksitasi listrik daerah ini tidak menyebabkan gerakan motorik. Tugasnya memonitor dan melakukan koreksi aktifitas motorik yang diperintah otak. Input berasal dari saraf tepi • Overshoot atau gerakan berlebihan otot, diredam oleh serebelum. • Serebelum mencegah dismetria, pergerakan yang jauh dari yang dituju. • Serebelum memegang peran proses belajar (learning). Misal belajar naik sepeda. Awalnya tidak terkoordinasi, kemudian terkoordinasi
Serebelum & kontrol motorik
• Informasi sensoris diantarkan ke kortek sensoris melalui: Jalur Kolumna dorsalis-medial lemniskus (sensasi raba jelas dan propiosepsi) Jalur anterolateral (jalur spinotalamikus ventral sensasi raba dan jalur spinotalamikus lateral untuk nyeri dan suhu • Informasi sensoris berakhir pada daerah spesifik di kortek yang dinamakan Area Sensoris Primer • Area sensoris Primer = Girus Possentral • Umumnya informasi sensoris melewati Talamus sebelum dihantarkan ke area sensorisnya (informasi sensoris penciuman langsung ke kortek)
Jalur Masuk (asending) SSP •Dorsal column-medial lemniscus (DCML): raba halus dan propiosepsi **Lateral spinothalamic: Nyeri dan suhu (phylogenetik lebih baru dari anterior spinothalamic) **Anterior spinothalamic: protopatik kasar **Posterior spinocerebellar (cuneocerebellar, diatas T6): nonconscious propriosepsi, posisi dan gerakan tepat (phylogenetik Lebih baru dari anterior spinocerebellar) **Anterior, rostral spinocerebellar: broad-spectrum, nonconscious propriosepsi Catatan: *Kerusakan dorsal column: simptom muncul ipsilateral di bawah level kerusakan **Secara kolektif dikenal dikenal sebagai the anterolateral system: kerusakan: Simptom contralateral di bawah level kerusakan
Susunan Syaraf Tepi (SST) Mengantarkan impuls dari SSP ke seluruh tubuh atau sebaliknya Pada manusia : SST terdiri dari 43 pasang (12 keluar dari cranial dan 31 dari SSTB)
Sumsum Tulang Belakang
Sumsum Tulang Belakang
Pengaturan Tegak Tubuh
Inisiasi suatu gerakan
Jalur Sensoris
nyeri dan suhu
Raba halus dan propiosepsi
Raba kasar
Raba kasar, nyeri dan suhu
Sinap 2
Menyebrang Tingkat MO
Sinap 1
Menyebrang Tingkat MS
Jalur Keluar (Desending) * Jalur Corticospinal (Pyramidal):Traktus piramidal => pengaruh kuat untuk otot distal **(Mixed) Medial Longitunidal Fasciculus (MLF): Jalur visual **Vestibulospinal: postur, tegak tubuh, keseimbangan **Tectospinal: Gerakakn kepala, leher yang berhubungan dengan gerakan mata; reflek visual - pendengaran **Rubrospinal: postur, kontrol tonus otot bagian median, proksimal (terutama otot fleksor) **Reticulospinal: kontrols tonus otot, respirasi, CV, batuk, bersin **Raphe-spinal: Mempengaruhi sensasi nosisepsi (nyeri) Catatan: * Sistem piramidal **Secara kolektif dikenal sebagai jalur ekstrapiramidal Kemungkinan besar ekstrapiramidal (kecuali traktus rubrospinal) pengaruhnya terutama terhadap otot proksimal atau aksial
Susunan Syaraf Tepi (SST) Mengantarkan impuls dari SSP ke seluruh tubuh atau sebaliknya Pada manusia : SST terdiri dari 43 pasang (12 keluar dari cranial dan 31 dari SSTB)
Pembagian SST • •
Aferen Eferen – –
Sistem Saraf somatik Sistem saraf autonom • •
Saraf simpatis Saraf parasimpatis
Sistem Saraf Somatik • Saraf yang ke luar dari SSP yang menuju efektor hanya satu • Mensarafi otot rangka (dan persendian, kulit) • Menyebabkan kontraksi otot (gerakan)
1. Saraf otak Susunan
Saraf Perifer
1. Saraf Olfaktorius Sensoris Saraf untuk penciuman
I I . O p t i c : S e n s o r y n e r v e f o r v i s i o n .
2. Saraf Optikus Sensoris Saraf untuk penglihatan
3. Saraf Okulomotorius Somatis dan parasimpatis Saraf motoris untuk otot ekstrinsik mata dan untuk dilatasi pupil
4. Saraf Troklearis Somatis Saraf yang mengontrol otot sekeliling mata
5. Saraf Trigeminus Sensoris dan Somatis Mengontrol saraf fasial dan otot untuk mengunyah
6. Saraf Abdusen Somatis Mengontrol otot untuk pergerakan lateral bola mata
7. Saraf Fasial Sensoris, Somatis dan parasimpatis Mengontrol ekspresi muka dan saraf untuk pengecapan
8. Saraf Vestibulokoklearis atau Saraf Auditorius Sensoris Saraf untuk pengdengaran
9. Saraf Glosofaringeus Sensoris, Somatis dan parasimpatis Mengontrol pengecapan, lidah dan faring
10. Saraf Vagus Parasimpatis primer Saraf dengan fungsi Sensoris dan somatis dan parasimpatis mengatur organ viseral
11. Saraf Asesoris Somatis Mengontrol laring, faring dan otot sternokleidomastoideus
12. Saraf Hipoglosus Somatis Mengontrol lidah
Saraf Spinal (31 Pasang)
Sistem Saraf Autonom • Antara SSP dan efektor (saraf dari SSP yang menuju efektor) ada dua yang dihubungkan dengan sinap (ada badan sel di luar SSP) • Mensarafi otot polos, otot jantung dan kelenjar • Dapat menyebabkan eksitasi maupun inhibisi sel efektor
ORGANISASI SISTEM SARAF OTONOM • Berdasarkan pada lokasi badan sel saraf preganglion (secara anatomis) dibedakan: – Simpatis torakal dan lumbal – Parasimpatis kranio dan sakral • Berdasarkan neurotransmiter yang dikeluarkan: – Kolinergik neurotransmiter asetil kolin – Adrenergik neurotransmiter noradrenalin
ORGANISASI SISTEM SARAF OTONOM Kolinegik: 1. Semua saraf preganglion otonom. 2. Saraf postganglion parasimpatis. 3. Saraf postganglion simpatis yang menginervasi kelenjar keringat dan otot piloerektor. 4. Saraf posganglion simpatis yang menginervasi pembuluh darah otot kerangka, yang menyebabkan terjadinya vasodilatasi pembuluh darah tersebut bila dirangsang. Adrenergik: Saraf otonom yang termasuk saraf adrenergik adalah, semua saraf postganglion simpatis, kecuali yang menginervasi kelenjar keringat, otot piloerektor dan pembuluh darah pada otot kerangka
ACh
Saraf yang menginervasi kelenjar keringat, otot piloerektor dan pembuluh darah pada otot kerangka bersifat kolinergik
FISIOLOGIS SISTEM SARAF OTONOM • Reseptor – Reseptor kolinergik • Berikatan dengan ACh • Dua jenis utama –Nicotinik (pada somatis) –Muscarinik (pada sistem saraf otonom) –ACh berikatan dengan ke duanya
• Reseptor Nikotinik – Terdapt pada saraf posganglion dan otot rangka.
• Reseptor Muskarinik – Terdapat pada efektor yang berespon terhadap ACh yang dilepaskan saraf posganglion selain otot rangka.
• Bila ACh berikatan dengan reseptor nikotinik akan menghaisilkan efek eksitasi melalui pembukaan saluran ion Na+ • Bila ACh berikatan dengan reseptor muskarinik efeknya bisa eksitasi maupun inhibisi bergantung pada target organ.
• Reseptor Adrenergik – Norepinephrine (NE) ataur epinephrine (E) dapat berikatan dengan reseptor adrenergik. – NE yang dilepaskan saraf postganglion simpatis berikatan dengan reseptor adrenergik pada target organ. – E & NE dari kelenjar medula adrenal (satusatunya efektor otonom yang disarafi oleh saraf preganglion) juga dapat berikatan dengan reseptor adrenergik
• Reseptor Adrenergik – Dua jenis reseptor • Reseptor Alpha (α) –α1 –α2 • Reseptors Beta (β) –β1 –β2 – Reseptor α1 dan β1 umumnya menghasilkan respon stimulasi. – Reseptor α2 dan β2 respon bergantung tipe efektor
SENSORIK UMUM AWAL AKTIVITAS SISTEM SARAF RESEPTOR RESEPTOR: UJUNG AFEREN / SEL KHUSUS + SEL NON SARAF ORGAN SENSORIS MENGUBAH (TRANDUKSI) ENERGI RANGSANGAN POTENSIAL AKSI (IMPULS SARAF) MEKANIS (RABA-TEKAN) THERMAL (PANAS - DINGIN) ELEKTROMAGNETIK (CAHAYA) KIMIAWI (BAU, RASA, KADAR O2) RESPONSIF TERHADAP RANGSANGAN DENGAN NILAI AMBANG RANGSANG (NAR) TERENDAH = RANGSANGAN ADEKUAT
BERDASARKAN FUNGSI SHERINNGTON MEMBAGI RESEPTOR MENJADI: EKSTEROSEPTOR TELESEPTOR INTEROSEPTOR PROPIOSEPTOR TAMBAHAN KEMORESOPTOR DAN NOSISEPTOR KLASIFIKASI LAIN (GUYTON) MEKANORESEPTOR THERMORESEPTOR NOSISEPTOR RESEPTOR ELEKTROMAGNETIK KEMORESEPTOR
Jenis Informasi Somatosensoris (somesthetic) A) Taktil 1) Mekanoreseptif somatis • Raba • Tekan • Vibrasi 2) Thermoreseptif 3) Nosiseptif (nyeri) B) Posisi 1) Proprioseptif
Istilah Lain Epikritik (diskriminaasi 2 titik) Protopatik (penentuan asal raba) Kinestetik (gerakan) Exteroseptor (reseptor untuk rangsangan dari luar) Enteroseptor (reseptor untuk rangsanga dari dalam) Proprioseptor (reseptor perubahan posisi tubuh) Ipsi-lateral (sisi yang sama) Contra-lateral (sisi berlawanan)
Propriossepsi Muscle spindles: Berespon => regangan pada otot Golgi tendon organ: Berespon terhadap tegangan otot Reseptor Persendian (capsule) : Berespon terhadap posisi ekstremitas, pergerakan ekstremitas dan nyeri
Muscle spindles
Regangan
Kontraksi
Re-regangan
