BAB 2: Neuron dan Impuls Saraf

Neuron dan Impuls Saraf

sumber: BioPsikologi Jilid 1 edisi 9 | J. W. Kalat

review by:
 Arie Nugraha¹, Siti Hamidah¹, Nurul Andarini¹, Arfan Awal¹
¹Universitas Alazhar Indonesia

BAB II

modul 2.1

Neuron dan Sistem Saraf

Anatomi Neuron dan Glia

Sistem saraf tersusun atas dua tipe sel yaitu neuron dan glia. Neuron menerima rangsangan atau impuls dan meneruskannya ke sel lainnya. menurut R.W Williams pada tahun 1988, neuron yang terdapat pada otak orang dewasa mencapai 100 miliar banyaknya. penghitungan jumlah yang sangat akurat sangat memakan waktu dan adanya perbedaan pada setiap individu.

Struktur Neuron

Neuron memiliki sebuah nukleus, sebuah membran, mitokondria, ribosom, dan organel lain yang umum ditemukan pada sel hewan. Neuron yang berukuran lebih besar terdiri atas komponen dendrit, sebua soma (badan sel) sebuah akson, dan ujung pra-sinamptik (neuron2 terkecil tidak memiliki akson dan beberapa tidak memiliki dendrit yang terlihat jelas).

didalam badan sel terdapat organel-organel sel seperti; nukleus, ribosom, mitokondria, dan lainnya. proses metabolisme neuron sebagian besar terjadi di soma atau badan sel. akson adalah serabut tipis berdiameter konstan yang panjangnya terkadang memilihi dendrit. glia adalah salah satu penyusun utama saraf lainnya. walaupun glia juga melakukan pertukaran zat kimia dengan neuron yang ada didekatnya, tetapi glia tidak mentransmisikan informasi dalam jarak yang jauh seperti neuron. mikroglia yaitu kumpulan glia yang berukuran sangat kecil, juga berperan dalam menyingkirkan kotoran, virus, fungi, dan mikroorganisme lain.

Sawar Darah Otak

walaupun otak, seperti halnya organ tubuh lainnya, membutuhkan nutrisi yang diangkut oleh darah tetapi banyak zat kimia mulai dari toxin hingga sisa obat tidak dapat berpindah dari darah ke otak. Mekanisme yang menghalangi zat kimia memasuki otak vertebrata itu disebut dengan sawar darah otak.

Mengapa kita membutuhkan sawar darah otak?

Dari waktu ke waktu, virus dan bahan bahan berbahaya lainnya memasuki tubuh. ketika virus memasuki sel, maka mekanisme sel akan mengeluarkan partikel virus melalui membran sel, sehingga dapat ditemukan oleh sistem imun. apabila dilakukan perandaian, maka sel yang mengeluarkan virus dari membrannya akan berkata "virus ini telah menginfeksi saya. bunuh saya, dan selamatkan yang lain"

Pemenuhan Nutrisi Neuron Tulang Belakang
Sebagian besar sel sel tubuh memanfaatkan beragam molekul karbohidrat dan lemak sebagai sumber nutrisinya. namun lain halnya dengan neuron hewan vertebrata yang sumber nutrisninya hanya glukosa. mengapa glukosa menjadi sumber nutrisi neuron satu satunya? walaupun neuron memiliki enzim yang dibutuhkan untuk mencerna lemak dan molekul gula lain, tetapi glukosa hampir menjadi satu satunya nutrien yang dapat melintas sawar darah otak pada orang dewasa. Neuron membutuhkan glukosa dalam jumlah yang sangat besar, tetapi kekurangan suplai glukosa jarang terjadi. hati dapat menghasilkan glukosa dari berbagai jenis karbohidrat, asam amino, dan juga gliserol, yaitu sebuah produk yang dihasilkan dari metabolisme lemak.

Modul 1.2

Bahasan Penutup: Neuron

Apa kaitan antara studi tentang neuron dan perilaku? mungkin pelajaran utama yang dapat kita ambil adalah bahwa pengalaman dan perilaku kita tidak berasal dari salah satu karakteristik neuron. seorang ahli kimia harus mengetahui tentang atom untuk memahami senyawa kimia, maka begitu juga dengan psikolog biologis atau ilmuwan neurosains yang harus mengetahui tentang sel untuk memahami sistem saraf. sama seperti halnya air yang bukan hanya gabungan oksigen dan hidrogen, sistem saraf pun bukan hanya gabungan neuron neuron. perilaku kita muncul karena adanya komunikasi antar-neuron.

Modul 2.2

Impuls Saraf

Pikirkanlah tentang akson yang meneruskan informasi dari reseptor sentuhan di kaki menuju sumsum tulang belakang dan otak anda. jika akson tersebut menggunakan konduksi listrik, maka kecepatan penerusan informasi oleh akson dapat menyamai kecepatan cahaya.

cara kerja akson akan mencegah terjadinya hal-hal tersebut. akson tidak hanya meneruskan impuls, melainkan impuls diregenerasi oleh akson pada tiap titik tertentu. bayangkan sebaris orang yang saling berpegangan tangan. orang pertama menekan tangan orang kedua, kemudian orang kedua menekan tangan orang ketiga dan seterusnya. impuls akan diteruskan sepanjang barisan tanpa mengalami pelemahan karena tiap orang meregenerasi impuls tersebut.

Potensi Jeda

Membran neuron mempertahankan sebuah gradien listrik, yaitu sebuah perbedaan muatan listrik antara bagian luar dan dalam sel. semua bagian neuron diselubungi oleh membran yang memiliki ketebalan sekitar 8 nanometer(nm) (hampir setebal 0,00001 mm). membran tersebut disusun oleh dua lapisan (lapisan luar dan lapisan dalam) molekul fosfolipid (terdiri dari rantai asam lemak dan grup fosfat). protein-protein silinder tertanam di antara molekul fosfolipid.

Mengapa Ada Potensial Jeda?

Potensial jeda pada sebuah neuron dapat diibaratkan seperti busur yang tercentang dan sebuah anak panah. seorang pemanah akan mencentangkan busur sebelum ia siap memanah pada saat yang tepat. evolusi telah menerapkan strategi yang sama pada neuron.

Potensial Aksi 

Potensial sebuah neuron dapat diukur menggunakan mikroelektroda. ketika membran akson sedang berelaksasi, maka hasil pengukuran di dalam akson akan menunjukkan potensial negatif yang stabil. jika kemudian kita menggunakan elektroda tambahan untuk menambah muatan negatif, maka kita akan mendapatkan peningkatan muatan negatif di dalam neuron. proses perubahan ini disebut dengan hiperpolarisasi.

Potensial Berperingkat

Terdapat sejumlah neuron yang memiliki akson pendek. neuron-neuron tersebut hanya bertukar informasi dengan neuron lain yang ada di dekatnya, sehingga mereka disebut sebagai neuron lokal. neuron lokal tidak menghasilkan potensial aksi. neuron lokal menerima informasi dari neuron lain yang ada didekatnya dan kemudian menghasilkan potensial berperingkat. potensial berperingkat adalah potensial membran yang nilainya beragam dan tidak mengikuti hukum tuntas atau batal.

Modul 2.2

Bahasan Penutup: Pesan-pesan yang Dibawa Neuron

Proses yang terjadi dalam sebuah neuron dan terlihat seolah-olah kerja neuron tidak tergantung pada neuron lain. hal tersebut tentunya salah, karena fungsi neuron tergantung pada komunikasi dengan neuron lain. berbeda dengan komunikasi yang dilakukan oleh manusia, di mana seorang pembicara menyampaikan serangkaian kata-kata yang rumit kepada sejumlah pendengar, neuron berkomunikasi dalam bentuk sebuah potensial aksi (hanya berupa kode nyala-mati) kepada sejumlah neuron lain yang terhubung dengan percabangan aksonnya. ada kalanya kode "nyala" yang diterima oleh neuron diterjemahkan menjadi proses eksitasi ataupun inhibisi (ya atau tidak). sistem yang terbatas inilah yang membentuk perilaku dan pengalaman kita.

Modul 3.1

Konsep Sinapsis

Akhir tahun 1800an, Ramon Y Cajal secara anatomi berhasil memeragakan sebuah celah sempit yang memisahkan satu neuron dengan neuron lainnya. secara fisiologi, Charles Scott Sherrington memeragakan bahwa komunikasi antar neuron berbeda dengan komunikasi disepanjang sebuah akson.

Sifat Sinapsis

Sherrington melakukan riset pada gerak refleks, yaitu sebuah respons otomatis otot terhadap rangsangan. pada refleks lutut, neuron sensorik mengeksitasi neuron kedua (disebelahnya) yang juga akan mengeksitasi neuron motorik sehingga akhirnya mengeksitasi otot.

Sumasi Temporal: pemberian stimulus berulang dalam jeda singkat

depolarisasi ringan merupakan sebuah potensial berperingkat. . berbeda dengan potensial aksi yang selalu merupakan depolarisasi. potensial berperingkat dapat berupa depolarisasi atau hiperpolarisasi. potensial berperingkat disebut juga excitatory postsynaptic potential atau EPSP.  peristiwa hiperpolarisasi membran secara sementara disebut juga inhibitory postsynaptic potential atau IPSP

Sumasi spasial:  gabungan efek beberapa input sinaptik yang berasal dari lokasi berbeda pada satu neuron.

Sinapsis Inhibitor

Ketika Sherrington mencubit salah satu kaki anjing secara berulang ulang dengan sepenuh tenaga, otot fleksor kaki yang diberi stimulus dan otot ekstensor pada ketiga kaki lain sama sama berkontraksi. pada saat bersamaan, otot ekstensor kaki yang diberi stimulus dan otot fleksor ketiga kaki lain ber relaksasi.

STRUKTUR SINAPSI

Sitoplasma dalam terminal button, terdiri dari:

1. pembuluh sinapsis (synaptic vesicles), yang terletak dekat dengan membran pre-synaptic.
2. mitokondria yang berfungsi sebagai sumber energi; dan cistern as yang merupakan pembungkus        dari neurotransmitter yang bentuknya seperti Badan Goigi di sel-sel tubuh manusia. Selain bagian-      bagian tersebut.
3. membrane presinapsis dan membrane postsinapsis adalah bagian penting dalam mekanisme transmisi synapsis.

Diantara membran presinapsis dan membran postsinapsis terdapat celah yang disebut synaptic cleft, yang jaraknya tergantung tugas masing-masing neuron. Umumnya, lebar celah ini adalah sekitar 200 A (A= angstroms,dimana1 Asarna dengan 1/10.000 mm). Dalam celah sinapsis ini terdapat cairan ekstrasel tempat substansi neurotransmitter akan Berdifusi

Neurotransmitter diproduksi oleh soma sel dan dialirkan ke terminal button melalui microtubules di sepanjang axon. Proses ini disebut dengan axoplasmic transport

Mekanisme Transmisi Sinapsis

Transmisi sinapsis berlangsung melalui dua macam proses transmisi neurokimia yang berbeda satu sarna lain, yaitu small-molecule neurotransmitters dan large-molecule neurotrnsmitters.

Small-Molecule Neurotransmitters. Proses ini dimulai dengan berkumpulnya substansi kimia didalam cisterna yang akan disimpan di dekat membran presinapsis (membrane presinapsis kaya akan kelenjar-kelenjar yang mengandung kalsium. Bila mendapat stimulasi dari potensial aksi, saluran kalsium tadi akan terbuka dan ion Ca++akan masuk ke dalam button. Masuknya Ca++akan mendorong pembuluh sinapsis untuk melakukan kontak dengan membran presinapsis dan melepaskan isinya ke dalam celah sinapsis.

Large-molecule Neurotransmitters. Proses exocytosis juga terjadi, namun untuk large-molecule neurotransmitter, substansi kimia yang dibutuhkan akan berkumpul dalam Badan Goigi dan dialirkan ke buttons melalui microtubules. Proses exocytosisnya tetap sama, namun bila small-molecule berlangsung pada setiap kali terjadi stimulasi; proses exocytosis large-molecule akan berlangsung secara bertahap. Large-molecule umumnya juga tidak dilepaskan pada celah sinapsis, namun dilepaskan pada cairan ekstrasel dan pembuluh darah.

Neurotransmitter

Dalam peristiwa trasmisi, neurotransmitter yang dikeluarkan ada berbagai macam yang akan menentukan proses yang berlangsung. Untuk proses small-molecule neurotransmitter, substansi kimia yang dihasilkan adalah amino acid neurotransmitter dan monoamine neurotransmitter. Untuk proses large-molecule neurotransmitter, substansi kimia yang dihasilkan adalah peptide neurotransmitter.

1. Amino Acid Neurotransmitters , adalah substansi neurotransmitter dalam proses smallmolecule neurotransmitter yang bekerja dengan sangat cepat, terarah dengan pasti di sistem saraf pusat. Ada empat jenis neurotransmitter yang berfungsi dengan efektif, yaitu glutamate, aspartate, glycine, dan gamma-aminobutyric acid (GABA)
2.  Monoamine Neurotransmitters, adalah substansi neurotransmitter lain yang digunakan dalam proses small-molecule neurotransmitter. Setiap jenis monoamine disintesa dari asam amino tunggal, bentuknya sedikit lebih besar, dan efeknya cenderung lebih menyebar. Monoamine neurotransmitter, sebagian besar terdapat dalam kelompokkelompok kecil neuron yang soma selnya terletak di batang otak. Neuron-neuron ini umumnya memiliki cabang yang sangat banyak. Ada empat jenis monoamine neurotransmitter, yaitu norepinephrine, epinephrine, dopamine, dan serotonin.
3. Acetylcholine (Ach) juga termasuk dalam substansi neurotransmitter yang di lepaskan dalam proses small-molecule neurotransmitter. Acetylcholin adalah neurotransmitter yang terletak pada pertemuan neuron-neuron otot, terutama pada sistem sarafotonom (bagian sarafotonom yang lain dikendalikan oleh norepinephrine) dan juga pada sinapsis-sinapsis di sistem sarafpusat.
4. Neuropeptides. Sekitar 40 jenis peptida diperkirakan memiliki fungsi sebagai neurotransmitter. Peptida ini mula-mula dilepaskan ke dalam aliran darah Oleh kelenjar endokrin, kemudian hormon-hormon peptida itu akan menuju ke jaringan-jaringan Otak. Dahulu para ahli meyangka bahwa peptida dihasikan dalam kelenjar hormon dan masuk ke dalamjaringan Otak, namun saat ini sudah dapat dibuktikan bahwa peptida yang berfungsi sebagai neurotransmitter, dapat disintesa dan dilepaskan oleh neuron di susunan saraf.