C5 Neurofisiologi Dasar

IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 1

C5 Neurofisiologi Dasar

Lecture Notes : Neurosains

Theme : Neurofisiologi Dasar

Oleh : dr. Nurhadi Ibrahim, Ph.D

A. Pendahuluan

Pembelajaran ini bermanfaat untuk mengetahui mekanisme

bagaimana sistem saraf ini bekerja. Intinya, perilaku atau kegiatan

dari seseorang manusia yang disadari maupun tidak disadari

adalah respon dari suatu stimulus. Sebagai seorang dokter, kita

harus mendeteksi defek pada sistem saraf.

B. Fungsi Sistem Saraf

Fungsi sistem saraf dapat dilihat dari beberapa aspek berikut ini,

antara lain :

1. Sistem saraf merupakan sistem yang kompleks di mana sistem

ini akan membuat organisme bisa berkomunikasi dengan

lingkungannya

2. Aspek fungsional dari sistem saraf adalah transmisi impuls saraf,

kontrol motorik, refleks, persepsi, emosi, dan homeostasis

3. Sistem kompleks ini disusun oleh komponen sensorik, integrasi,

dan komponen motorik atau organ target

4. Komponen sensorik akan mendeteksi perubahan stimulus

lingkungan internal atau eksternal

5. Komponen integrasi dari sistem saraf akan menerima,

menyimpan, dan memproses informasi dari lingkungan

eksternal maupun internal

C. Organisasi Sistem Saraf

Gambar 5.1 Organisasi Sistem Saraf 1



D. Neuron

Neuron merupakan unit dasar dari sistem saraf. Neuron sendiri

akan disusun oleh struktur seperti badan sel dan prosesus (dendrit

dan akson). Fungsi utama dari neuron adalah untuk mekanisme

listrik yang dijalankan untuk menyampaikan impuls. Neuron ini akan

disokong oleh neuroglia. Untuk lebih jelasnya silakan membaca dari

lecture notes C1 : histologi sistem saraf.

Di neuron ini akan terdapat akson yang juga memiliki suatu

struktur yang disebut axon initial segment di mana tersebar banyak

kanal ion. Berikut struktur dari axon initial segment :

Gambar 5.2 Macam-Macam Struktur pada Axon Initial Segment 2

Gambar 5.3 Hantaran Meloncat antar Nodus Ranvier1



Antar segmen akson yang bermielin akan terdapat struktur

yang disebut nodus Ranvier di mana nodus Ranvier ini tidak

memiliki mielin. Karena mielin merupakan insulator listrik, maka

hanya di bagian nodus Ranvier inilah dapat terjadi aliran listrik. Pada

nodus Ranvier sangat terkonsenterasi kanal berpintu listrik ion Na+

maupun ion K+.

Karena jarak antar nodus ini dekat, menyebabkan arus bisa

mengalir di antara nodus aktif dan nodus inaktif di sebelahnya.

Intinya impuls akan meloncat dari satu nodus Ranvier ke nodus

Ranvier berikutnya.

Diketahui bahwa di dalam neuron pun terjadi metabolisme dan

sintesis. Badan sel akan membentuk atau mensintesis energi dan

kemudian akan ditranspor dengan mekanisme transpor aksonal.

Transpor aksonal ini dapat dibagi dua kelompok, antara lain :

Dengan vesikel

- Anterograd (dari badan sel menuju terminal akson)

- Retrograd (dari akson menuju badan sel)

Dengan depolarisasi listrik

Berikut mekanismenya secara detil :

E. Potensial Aksi

Sebelum membahas potensial aksi, harus membahas beberapa hal

penting yang tidak boleh dilupakan mengenai neurofisiologi,

antara lain :

1. Konsenterasi Ion dan Potensial Membran

Dapat diketahui bahwa di luar sel tepatnya cairan ekstrasel

akan tinggi kandungan ion Na+, Cl-, dan Ca2+, sementara jika di

cairan intrasel akan tinggi kandungan ion K+. Jika terjadi

Gambar 5.4 Transpor Aksonal 2

Gambar 5.5 Konsenterasi Ion 1



depolariasi atau penurunan potensial (menuju positif) akan

terjadi pensinyalan listrik. Untuk mengatur permeabilitasnya ada

kanal ion sehingga dapat terjadi homeostasis.

2. Potensial Berjenjang

Merupakan perubahan potensial membran yang tidak

melewati potensial ambang dan sifatnya jika semakin kuat

pemicu akan semakin kuat potensial berjenjang yang dihasilkan.

Sifat dari potensial berjenjang adalah decremental (menurun

stimulusnya semakin jauh jaraknya).

3. Potensial Aksi

Kondisi perubahan potensial membran sehingga melewati

potensial ambang. Jalur potensial aksi adalah dengan transpor

ion Na+-K+. Potensial aksi bersifat non-decremental. Hal ini

terjadi di neuron (saraf) yang dipengaruhi oleh :

1) Semakin besar diameter dari neuron semakin cepat

potensial aksi

2) Jika terdapat selubung myelin, potensial aksi akan meloncat

dari satu nodus renvier ke nodus renvier lain (lebih cepat)

Berikut proses potensial aksi :

1) Diawali dengan potensial istirahat -70 mV

2) Kemudian karena kanal ion K+ bocor, ion K+ keluar sel

perlahan-lahan

3) Akibatnya memicu membukanya kanal ion Na+ dan

menutupnya kanal ion K+

4) Selanjutnya influks Na+ ke dalam sel mengakibatkan

depolarisasi potensial membran

5) Depolarisasi berhenti sampai di angkat +30 mV

6) Nilai ini disebut potensial puncak

Gambar 5.6 Mekanisme Potensial Berjenjang 1

Integrasi dan Inisiasi Potensial

Aksi

1. EPSP

Menyebabkan depolarisasi

dan penurunan potensial

ambang (threshold).

2. IPSP

Menyebabkan hiperpolarisasi

dan meningkatkan potensial

ambang (threshold).



7) Selanjutnya, kanal ion Na+ tertutup diikuti membukanya

kanal ion K+

8) Kemudian, K+ keluar sel mengakibatkan repolarisasi ke

potensial istirahat

9) Perpindahan K+ keluar sel lebih lanjut mengakibatkan

hiperpolariasi melebihi potensial istirahat

10) Karena itu, kanal ion K+ tertutup dan membran kembali

istirahat

Selain itu, kita juga harus melihat dari kecepatan konduksi

impuls saraf menuju organ target. Kecepatan konduksi impuls saraf

ini akan dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut, antara lain :

Semakin besar diameter neuron maka semakin cepat

Semakin termielinisasi akson maka semakin cepat

Jumlah zat-zat kimia yang dapat menutup kanal

Konsenterasi dari ion pada cairan ekstrasel

F. Sinaps

Merupakan celah penghubung antara neuron ke neuron

maupun neuron ke organ efektor seperti otot dan kelenjar. Di sinaps

ini dapat terjadi komunikasi jalur elektrokimia. Pada sinaps akan ada

beberapa komponen yaitu membran prasinaps (berisi vesikel yang

mengandung neurotransmiter), celah sinaps, dan membran

postsinaps (mengandung reseptor neurotransmiter dan protein

Gambar 5.7 Mekanisme Potensial Aksi1

Berikut tiga kelas kanal ion

dalam pensinyalan listrik di sel

saraf :

1. Kanal Istirahat

Menginisiasi terjadinya

potensial istirahat.

2. Kanal Bergerbang Listrik

Berperan dalam

pengadaan potensial aksi.

3. Kanal Bergerbang Ligan

Kanal yang terbuka akibat

respon terhadap

neurotransmitter untuk

menginisasi potensial

sinaptik.



lain). Berdasarkan jalur pensinyalannya, sinaps akan dibedakan

menjadi dua macam, antara lain :

1. Sinaps Kimia

Komponen dari sinaps kimia antara lain :

Membran presinaps

Mensintesis neurotransmitter dan melepaskan

neurotransmiter dengan suatu mekanisme.

Celah sinaps

Celah diantara membran presinaps dan membran

postsinaps.

Membran postsinaps

Memiliki reseptor neurotransmitter.

Berikut mekanisme sinaps kimia :

Neurotransmitter ini akan dilepaskan dengan cara

eksositosis vesikel jika ada Ca2+ yang masuk ke dalam membran

prasinaps. Kemudian, neurotransmiter tadi akan berikatan ke

reseptor yang ada di membran postsinaps. Penempelan itu

akan menyebabkan terbukanya kanal ion Na+ dan K+ sehingga

tercetus potensial aksi kembali.

Neurotransmitter yang akan meneruskan impuls ini juga

tidak baik bila selalu ada dan terus membuat tubuh melakukan

respon terhadap sesuatu yang mungkin telah selesai. Maka dari

itu perlu ada penghilangan neurotransmiter dengan

menggunakan enzim. Contohnya asetilkolin, jika ingin

Gambar 5.8 Mekanisme Pelepasan Neurotransmitter 2



menghilangkan asetilkolin, asetilkolin harus didegradasi

menggunakan enzim yang disebut asetilkolin esterase.

Kemudian, sinaps kimia ini dapat dibedakan menjadi dua

macam yaitu sinaps eksitatori dan sinaps inhibitori.

Perbedaannya hanya sinapsi eksitatori akan menurunkan

potensial membran (depolarisasi) sementara sinaps inhibitori

meningkatkan potensial membran (repolarisasi).

2. Sinaps Listrik (Gap Junction)

Sinaps ini akan melakukan konduksi sangat cepat. Terdapat di

otot jantung.

Sinaps awalnya berbentuk monosinaps namun akan menjadi

polisinaps akibat plastisitas sinaps. Sifat dari plastisitas sinaps ini

tidak permanen dan berhubungan dengan memori. Berbeda

dengan sinpstogenesis yang bersifat permanen. Berikut macam-

macam sinaps berdasarkan inhibitorik atau eksitatorik :

1. Sinaps Inhibitorik

Sinaps ini memodulasi penekanan sinyal dari suatu neuron ke

neuron lain. Ada dua macam cara penghambatan dari sinaps

inhibitorik yaitu dengan menghambat pada bagian terminal

akson dan menghambat di bagian perikarion (badan sel). Jika

terjadi penghambatan di perikarion semua sinyal akan

terhambat namun jika di terminal akson, masih dapat

menyalurkan sinyal lewat sinaps lain.

2. Sinaps Eksitatorik (Sumasi Potensial Berjenjang)

Intinya sumasi potensial berjenjang merupakan proses

penjumlahan (gabungan) pengiriman sinyal dari beberapa

sinyal yang dikirimkan oleh sel berbeda yang akan diterima oleh

satu neuron. Sumasi juga dapat dibedakan menjadi dua

kelompok, antara lain :

Sumasi Spasial

Dalam sumasi spasial, berbagai terminal akson akan

menerima sinyal yang terdapat pada membran post sinaps

lalu dijumlahkan dna dikirimkan dalam satu kesatuan.

Sumasi Temporal

Dalam sumasi temporal, sinyal dari suatu terminal akson

datang terus menerus dalam waktu tertentu.

Gambar 5.9

Sinaps Inhibitorik dan Eksitatorik1



Sinaps juga dapat dibedakan berdasarkan arah integrasi

sinyalnya, antara lain :

Jalur Divergen

Satu neuron presinaps akan memberikan efek ke banyak

neuron post-sinaps.

Jalur Konvergen

Banyak neuron presinaps akan memberikan efek ke neuron

postsinaps yang sedikit.

Gambar 5.10 Sumasi Spasial dan Sumasi Temporal1

Gambar 5.11 Jalur Konverven dan Divergen1



G. Neurokrin

Neurokrin ini akan disusun oleh tiga macam yaitu neurotransmitter,

neuromodulator, dan neurohormon. Berikut penjelasan berbagai

macam hal-hal tersebut :

a) Asetilkolin

Merupakan neurotransmiter yang umum dalam

pensinyalan saraf kepada otot. Lokasi keberadaan dari

asetilkolin antara lain di tiap ujung autonom preganglion,

seluruh saraf parasimpatik, ujung otot vasodilatator,

persimpangan miorenal, dan lain-lain.

Asetilkolin ini dapat dikenali oleh berbagai macam reseptor,

antara lain :

o Nicotinic receptor

o M1 receptor

o M2 receptor (otot jantung)

o M3 receptor

o M4 receptor (kelenjar)

o M5 receptor

b) Amina

Macam-macam neurotransmiternya antara lain dopamin,

norepinefrin, epinefrin, serotonin, dan histamin.

c) Asam Amino

o Eksitatorik

Macam-macam neurotransmiter yang dibentuk dari asam

amino dan bersifat eksitatorik adalah glutamat dan aspartat.

Glutamat sangat penting dalam proses pengubahan

potensial jangka pendek menjadi potensial jangka panjang.

Glutamat akan berada di korteks cerebral dan batang otak,

sementara aspartat akan berada di korteks cerebral bagian

visualisasi. Berikut mekanismenya perubahan potensial

jangka pendek menjadi potensial jangka panjang yang

diperankan oleh glutamat :



o Inhibitorik

Macam-macam neurotransmiter yang dibentuk dari asam

amino dan bersifat inhibitorik adalah glisin dan gamma-

aminobutyrate (GABA).

d) Polipeptida

Macam-macam neurotransmiter polipeptida adalah vasopresin

dan oksitosin yang dikeluarkan dari hipofisis posterior namun

diproduksi oleh hipotalamus

e) Purin

Macam-macam neurotransmiter purin adalah adenosin dan

adenosin triposphat (ATP).

f) Gas

Macam-macam gas yang menjadi neurotransmiter adalah

Gambar 5.12 Mekanisme Glutamat1



gas Nitrat Oksida (NO) dan gas karbon monoksida (CO). Gas

NO ini dapat mengakibatkan relaksasi pada dinding pembuluh

darah di penis sehingga terjadi ereksi.

g) Lipid

Contoh dari neurotransmitter lipid adalah anandamide.

H. Refleks

Refleks ini merupakan gerakan tanpa sadar yang dihasilkan dari

suatu stimulus yang spesifik. Terjadi melalui monosinaps maupun

polisinaps, di mana jika terjadi pada monosinaps akan terdapat

sebuah sinaps tunggal antara aferen dan eferen. Kemudian jika

melalui polisinaps akan terdapat dua atau lebih sinaps yang

berhubungan antara aferen dan eferen.

Dalam refleks ada istilah associative learning conditioned reflex

di mana terjadi respon refleks ke suatu stimulus yang pada awalnya

tidak menimbulkan respon. Respon ini terjadi akibat mengulang

pasangan respon yaitu respon normal stimulus dengan respon

normal lainnya.

Kemudian ada juga istilah operant conditioning di mana terjadi

pengkondisian makhluk hidup untuk melakukan suatu hal (misalnya

bekerja) akan mendapat penghargaan dan menghindari hukuman.

I. Pengaturan Memori dan Pembelajaran

Dalam hal ini ada dua macam jenis memori yaitu memori

eksplisit dan memori implisit. Berikut penjelasan lebih detil :

Memori Eksplisit

Gambar 5.13 Jalur Refleks Monosinaps dan Polisinaps2



Memori ini diasosiasikan dengan kesadaran di mana memori ini

akan bergantung pada hippocampus serta beberapa struktur

medial di lobus temporal.

Memori Implisit

Memori ini merupakan memori yang tidak sadar (refleks) dan

tidak terjadi pada hippocampus melainkan karena kemampuan

maupun kebiasaan.

Selain itu, ada juga long-term memory dan short-term memory

di mana long-term memory merupakan hasil pengubahan short-term

memory dengan aktivitas gen di mana terjadi kontrol sintesis protein

yang dibutuhkan untuk membentuk sinaps baru.

Dalam proses pembelajaran pasti akan ada mekanisme berpikir.

Ada empat faktor yang memengaruhi proses berpikir, antara lain :

1. Inout sensoris spesial

2. Input Spesifik dan non-spesifik

3. Output spesifik dan non-spesifik

4. Memory trace

Selama berpikir ini manusia membutuhkan bahasa agar dapat mengerti

apa yang dibaca dan dikatakan orang lain, maka di otak manusia

terdapat bagian-bagian yang telah terspesialisasi dalam pengaturan

bahasa, antara lain :

1. Area Broca

Merupakan daerah untuk area bicara motorik di mana menjadi

tempat kontrol otot untuk artikulasi.

Gambar 5.14 Pembentukan Long-term Memory 2



2. Area Wernicke

Merupakan daerah untuk area bicara senosrik di mana menjadi

tempat pemahaman dan pengertian bahasa.

3. Fasiculus Arcuatus

Merupakan serabut asosiasi yang menghubungkan antara area

Broca dan area Wernicke.

4. Gyrus Angular

Merupakan pusat integrasi informasi dari auditori, visual, dan

somatestetik.

Daftar Acuan

1. Sherwood L. Introduction to human physiology. 8th ed. Pacific

Grove, Calif.: Brooks/Cole; 2013.

2. Ibrahim N. Basic neurophysiology. Lecture presented at; 2016;

Depok.

C5 Neurofisiologi Dasar

Health & Medicine

Transcript of C5 Neurofisiologi Dasar