Sistem saraf adalah sistem organ pada hewan yang terdiri atas serabut saraf yang tersusun
atas sel-sel saraf yang saling terhubung dan esensial untuk persepsi sensoris indrawi, aktivitas
motorik volunter dan involunter organ atau jaringan tubuh, danhomeostasis berbagai proses
fisiologis tubuh. Sistem saraf merupakan jaringan paling rumit dan paling penting karena terdiri
dari jutaan sel saraf (neuron) yang saling terhubung dan vital untuk perkembangan bahasa,
pikiran dan ingatan. Satuan kerja utama dalam sistem saraf adalah neuron yang diikat oleh sel-
sel glia.
Sistem saraf pada vertebrata secara umum dibagi menjadi dua, yaitu sistem saraf pusat (SSP)
dan sistem saraf tepi (SST). SSP terdiri dari otak dan sumsum tulang belakang. SST utamanya
terdiri dari saraf, yang merupakan serat panjang yang menghubungkan SSP ke setiap bagian
dari tubuh. SST meliputi saraf motorik, memediasi pergerakan pergerakan volunter
(disadari), sistem saraf otonom, meliputi sistem saraf simpatis dan sistem saraf parasimpatis dan
fungsi regulasi (pengaturan) involunter (tanpa disadari) dan sistem saraf enterik (pencernaan),
sebuah bagian yang semi-bebas dari sistem saraf yang fungsinya adalah untuk mengontrol
sistem pencernaan.
Pada tingkatan seluler, sistem saraf didefinisikan dengan keberadaan jenis sel khusus, yang
disebut neuron, yang juga dikenal sebagai sel saraf. Neuron memiliki struktur khusus yang
mengijinkan neuron untuk mengirim sinyal secara cepat dan presisi ke sel lain. Neuron
mengirimkan sinyal dalam bentuk gelombang elektrokimia yang berjalan sepanjang serabut tipis
yang disebut akson, yang mana akan menyebabkan bahan kimia yang
disebut neurotransmitter dilepaskan di pertautan yang dinamakan sinaps. Sebuah sel yang
menerima sinyal sinaptik dari sebuah neuron dapat tereksitasi, terhambat, atau termodulasi.
Hubungan antara neuron membentuk sirkuit neural yang mengenerasikan persepsi organisme
dari dunia dan menentukan tingkah lakunya. Bersamaan dengan neuron, sistem saraf
mengangung sel khusus lain yang dinamakan sel glia (atau sederhananya glia), yang
menyediakan dukungan struktural dan metabolik.
Sistem saraf ditemukan pada kebanyakan hewan multiseluler, tapi bervariasi dalam
kompleksitas.[1] Hewan multiselular yang tidak memiliki sistem saraf sama sekali
adalah porifera, placozoa dan mesozoa, yang memiliki rancangan tubuh sangat sederhana.
Sistem saraf ctenophora dan cnidaria(contohnya, anemon, hidra, koral dan ubur-ubur) terdiri dari
jaringan saraf difus. Semua jenis hewan lain, terkecuali beberapa jenis cacing, memiliki sistem
saraf yang meliputi otak, sebuah central cord (atau 2 cords berjalan paralel), dan saraf yang
beradiasi dari otak dan central cord. Ukuran dari sistem sarad bervariasi dari beberapa ratus sel
dalam cacing tersederhana, sampai pada tingkatan 100 triliun sel pada manusia.
Pada tingkatan paling sederhana, fungsi sistem saraf adalah untuk mengirimkan sinyal dari 1 sel
ke sel lain, atau dari 1 bagian tubuh ke bagian tubuh lain. Sistem saraf rawan terhadap malfungsi
dalam berbagai cara, sebagai hasil cacat genetik, kerusakan fisik akibat trauma atau racun,
infeksi, atau sederhananya penuaan. Kekhususan penelitian medis di
bidang neurologi mempelajari penyebab malfungsi sistem saraf, dan mencari intervensi yang
dapat mencegahnya atau memperbaikinya. Dalam sistem saraf perifer/tepi (SST), masalah yang
paling sering terjadi adalah kegagalan konduksi saraf, yang mana dapat disebabkan oleh
berbagai macam penyebab termasukneuropati diabetik dan kelainan demyelinasi
seperti sklerosis ganda dan sklerosis lateral amiotrofik.
Ilmu yang memfokuskan penelitian/studi tentang sistem saraf adalah neurosains.
StrukturSistem saraf berasal dari namanya dari saraf, yang mana merupakan bundel silinder serat yang
keluar dari otak dan central cord, dan cabang berulang-ulang untuk menginervasi setiap bagian
tubuh.[2] Saraf cukup besar untuk dikenali oleh orang Mesir, Yunani dan Romawi Kuno,[3] tapi
struktur internalnya tidaklah dimengerti sampai dimungkinkannya pengujian lewat mikroskop.[4] Sebuah pemeriksaan mikroskopik menunjukkan bahwa saraf terdiri dari utamanya adalah
akson dari neuron, bersamaan dengan berbagai membran (selubung) yang membungkus saraf
dan memisahkan mereka menjadi fasikel. Neuron yang membangkitkan saraf tidak berada
sepenuhnya di dalam saraf itu sendiri-badan sel mereka berada di dalam otak, central cord,
atau ganglia perifer (tepi).[2]
Seluruh hewan yang lebih maju/tinggi tingkatannya daripada porifera memiliki sistem saraf.
Namun, bahkan porifera, hewan uniselular, dan non-hewan seperti jamur lendirmemiliki
mekanisme pensinyalan sel ke sel yang merupakan pendahulu neuron.[5] Dalam hewan simetris
radial seperti ubur-ubur dan hidra, sistem saraf terdiri dari jaringan difus sel terisolasi.[6] Dalam
hewan bilateria, yang terdiri dari kebanyakan mayoritas spesies yang ada, sistem saraf memiliki
stuktur umum yang berasal awal periode Kambrium, lebih dari 500 juta tahun yang lalu.[7]
Sel
Sistem saraf memiliki 2 kategori atau jenis sel: neuron dan sel glia.
Neuron
Sel saraf didefinisikan oleh keberadaan sebuah jenis sel khusus— neuron (kadang-kadang
disebut "neurone" atau "sel saraf").[2] Neuron dapat dibedakan dari sel lain dalam sejumlah cara,
tapi sifat yang paling mendasar adalah bahwa mereka dapat berkomunikasi dengan sel lain
melalui sinaps, yaitu pertautan membran-ke-membran yang mengandung mesin molekular dan
mengizinkan transmisi sinyal cepat, baik elektrik maupun kimiawi.[2] Setiap neuron terdiri dari
satu badan sel yang di dalamnya terdapat sitoplasma dan inti sel. Dari badan sel keluar dua
macam serabut saraf, yaitu dendrit dan akson. Dendrit berfungsi mengirimkan impuls ke badan
sel saraf, sedangkan akson berfungsi mengirimkan impuls dari badan sel ke sel saraf yang lain
atau ke jaringan lain. Akson biasanya sangat panjang. Sebaliknya, dendrit pendek. Setiap
neuron hanya mempunyai satu akson dan minimal satu dendrit. Kedua serabut saraf ini berisi
plasma sel. Pada bagian luar akson terdapat lapisan lemak disebutmielin yang dibentuk oleh sel
Schwann yang menempel pada akson. Sel Schwann merupakan sel glia utama pada sistem
saraf perifer yang berfungsi membentuk selubung mielin. Fungsi mielin adalah melindungi akson
dan memberi nutrisi. Bagian dari akson yang tidak terbungkus mielin disebut nodus Ranvier,
yang dapat mempercepat penghantaran impuls.
Bahkan dalam sistem saraf spesies tunggal seperti manusia, terdapat beratus-ratus jenis neuron
yang berbeda, dengan bentuk, morfologi, dan fungsi yang beragam.[8]Ragam tersebut meliputi
neuron sensoris yang mentransmutasikan stimuli fisik seperti cahaya dan suara menjadi sinyal
saraf, dan neuron motorik yang mentransmutasikan sinyal saraf menjadi aktivasi otot atau
kelenjar; namun dalam kebanyakan spesies kebanyakan neuron menerima seluruh masukan
mereka dari neuron lain dan mengirim keluaran mereka pada neuron lain.[2]
Sel Glia
Sel glia (berasal dari bahasa Yunani yang berarti "lem") adalah sel non-neuron yang
menyediakan dukungan dan nutrisi, mempertahankan homeostasis, membentukmielin, dan
berpartisipasi dalam transmisi sinyal dalam sistem saraf.[9] Dalam otak manusia, diperkirakan
bahwa jumlah total glia kasarnya hampir setara dengan jumlah neuron, walaupun
perbandingannya bervariasi dalam daerah otak yang berbeda.[10] Di antara fungsi paling penting
dari sel glia adalah untuk mendukung neuron dan menahan mereka di tempatnya; untuk
menyediakan nutrisi ke neuron; untuk insulasi neuron secara elektrik; untuk
menghancurkan patogen dan menghilangkan neuron mati; dan untuk menyediakan petunjuk
pengarahan akson dari neuron ke sasarannya.[9] Sebuah jenis sel glia penting
(oligodendrosit dalam susunan saraf pusat, dan sel schwann dalam sistem saraf tepi)
menggenerasikan lapisan sebuah substansi lemak yang disebut mielin yang membungkus akson
dan menyediakan insulasi elektrik yang mengijinkan mereka untuk mentransmisikan potensial
aksi lebih cepat dan lebih efisien.
Macam-macam neuroglia di antaranya adalah astrosit, oligodendrosit,mikroglia, dan makroglia .
Anatomi pada vertebrata
Diagram yang menunjukkan pembagian utama dari sistem saraf vertebrata.
Sistem saraf dari hewan vertebrata (termasuk manusia) dibagi menjadi sistem saraf pusat (SSP)
dan sistem saraf tepi (SST).
Sistem saraf pusat (SSP) adalah bagian terbesar, dan termasuk otak dan sumsum tulang
belakang. Kavitas tulang belakang mengandung sumsum tulang belakang, sementara kepala
mengandung otak. SSP tertutup dan dilindungi oleh meninges, sebuah sistem membran 3 lapis,
termasuk lapisan luar berkulit yang kuat, yang disebut dura mater. Otak juga dilindungi oleh
tengkorak, dan sumsum tulang belakang oleh vertebra (tulang belakang).
Sistem saraf tepi (SST) adalah terminologi/istilah kolektif untuk struktur sistem saraf yang tidak
berada di dalam SSP. Kebanyakan mayoritas bundel akson disebut saraf yang dipertimbangkan
masuk ke dalam SST, bahkan ketika badan sel dari neuron berada di dalam otak atau spinal
cord. SST dibagi menjadi bagian somatik dan viseral. Bagian somatic terdiri dari saraf yang
menginervasi kulit, sendi dan otot. Badan sel neuron sensoris somatik berada di 'dorsal root
ganglion sumsum tulang belakang. Bagian viseral, juga dikenal sebagai sistem saraf otonom,
mengandung neuron yang menginervasi organ dalam, pembuluh darah, dan kelenjar. Sistem
saraf otonom sendiri terdiri dari 2 bagian sistem saraf simpatis dan sistem saraf parasimpatis.
Beberapa pengarang juga memasukkan neuron sensoris yang badan selnya ada di perifer
(untuk indra seperti pendengaran) sebagai bagan dari SST; namun yang lain mengabaikannya.
Potongan horisontal kepala perempuan dewasa yang menunjukkan kulit, tengkorak, dan otak dengan grey
matter (coklat dalam gambar ini) dan white matteryang berada di bawahnya.
Sistem saraf vertebrata juga dapat dibagi menjadi daerah yang disebut grey matter ("gray
matter" dalam ejaan Amerika) dan white matter. Grey matter (yang hanya berwarna abu-abu bila
disimpan, dan berwarna merah muda (pink) atau coklat muda dalam jaringan yang hidup)
mengandung proporsi tinggi badan sel neuron. White matter komposisi utamanya adalah akson
bermielin, dan mengambil warnanya dari mielin. White matter meliputi seluruh saraf dan
kebanyakan dari bagian dalam otak dan sumsum tulang belakang. Grey matter ditemukan dalam
kluster neuron dalam otak dan sumsum tulang belakang, dan dalam lapisan kortikal yang
menggarisi permukaan mereka. Ada perjanjian anatomis bahwa kluster neuron dalam otak atau
sumsum tulang belakang disebut nukleus, sementara sebuah kluster neuron di perifer
disebut ganglion. Namun ada beberapa perkecualian terhadap aturan ini, yang tercatat termasuk
bagian dari otak depan yang disebut basal ganglia.
Anatomi perbandingan dan evolusiPendahulu saraf dalam porifera
Porifera tidak memiliki sel yang berhubungan dengan satu sama lain dengan pertautan sinaptik,
yaitu, tidak ada neuron, dan oleh karena itu tidak ada sistem saraf. Namun, mereka memiliki
homolog dari banyak gen yang memainkan peran penting dalam fungsi sinaptik. Penelitian
terbaru telah menunjukkan bahwa sel porifera mengekspresikan sekelompok protein yang
berkelompok bersama membentuk struktur yang mirip dengan sebuah densitas
postsinaptik (bagian sinaps yang menerima sinyal). Namun, fungsi struktur ini saat ini masih
belum jelas. Walaupun sel porifera tidak menunjukkan transmisi sinaptik, mereka berkomunikasi
dengan satu sama lain melalui gelombang kalsium dan impuls lain, yang memediasi beberapa
aksi sederhana seperti kontraksi seluruh tubuh.
Radiata
Ubur-ubur, jelly sisir, dan hewan lain yang berhubungan memiliki jaringan saraf difus daripada
sebuah sistem saraf pusat. Dalam kebanyakan ubur-ubur jaringan saraf tersebar kurang atau
lebih secara merata di seluruh tubuh; dalam jelly sisir terkonsentrasi dekat dengan mulut.
Jarignan saraf terdiri dari neuron sensoris, yang mengambil sinyal kimia, taktil, dan visual;
neuron motorik, yang dapat mengaktivasi kontraksi dinding tubuh; dan neuron intermediat, yang
mendeteksi pola aktivitas dalam neuron sensoris, dan dalam respons, mengirim sinyal ke
kelompok neuron motorik. Dalam beberapa kasus, kelompok neuron sedang berkelompok
menjadi ganglia yg berlainan.[6]
Perkembangan sostem saraf dalam radiata relatif tidak terstruktur. Tidak seperti bilateria, radiata
hanya memiliki 2 lapisan sel primordial, endoderm dan ektoderm. Neuron digenerasikan dari
sebuah sel khusus dari sel pendahulu ektodermal, yang juga bertindak sebagai pendahulu untuk
setiap jenis sel ektodermal lain.[18]
Bilateria
Kebanyakan hewan yang ada adalah bilateria, yang artinya hewan dengan sisi kiri dan kanan
yang kurang lebih simetris. Semua bilateria diperkirakan diturunkan dari nenek moyang bersama
seperti cacing yang muncul pada periode Kambrium, 550–600 juta tahun yang lalu.[7] Bentuk
tubuh bilateria dasar adalah sebuah tuba dengan kavitas usus yang berjalan dari mulut ke anus,
dan sebuah nerve cord dengan perbesaran (sebuah "ganglion") untuk setiap segmen tubuh,
dengan kekhususan sebuah ganglion besar di depan, yang disebut "otak".
Daerah permukaan tubuh manusia yang diinervasi oleh setiap saraf tulang belakang.
Bahkan mamalia, termasuk manusia, menunjukkan rencana tubuh bilateria tersegmentasi pada
tingkatan sistem saraf. Sumsum tulang belakang mengandung serangkaian segmental ganglia,
yang masing masing membangkitkan saraf motorik dan sensorik yang menginervasi bagian
permukaan tubuh dan otot-otot yang membawahinya. Pada anggota tubuh, tata letak pola
inervasi kompleks, tapi pada bagian ini muncul serangkaian pita sempit. Tiga segmen teratas
dimiliki oleh otak, membangkitkan otak depan, otak tengah, dan otak belakang.[19]
Bilateria dapat terbagi, berdasarkan peristiwa yang dapat terjadi sangat awal dalam
perkembangan embrionik, menjadi 2 kelompok (superfila) yang
disebut protostomia dan deuterostomia.[20] Deuterostomia meliputi vertebrata
sebagaimana echinodermata, hemichordata, dan xenoturbella.[21] Protostomia, kelompok yang
lebih beragam, meliputi artropoda, moluska, dan berbagai jenis cacing. Ada perbedaan
mendasar di antara 2 kelompok dalam penempatan sistem saraf di dalam tubuh: protostomia
memiliki sebuah nerve cord pada bagian sisi ventral (biasanya di bawah), sementara dalam
deuterostomia nerve cord biasanya ada di sisi dorsal (biasanya atas). Nyatanya, berbagai aspek
tubuh terbalik pada kedua kelompok, termasuk pola ekspresi beberapa gen menunjukkan
gradien dorsal-ke-ventral. Kebanyakan anatomis sekarang mempertimbangkan badan
protostomes dan deuterostomes "terbalik" satu sama lain, sebuah hipotesis yang pertama kali
diajukan oleh Geoffroy Saint-Hilaire untuk serangga dalam perbandingan dengan vertebrata.
Jadi serangga, contohnya, memiliki nerve cord yang berjalan sepanjang garis tengah ventral
tubuh, sementara seluruh vertebrata memiliki sumsum tulang belakang yang berjalan sepanjang
garis tengah dorsal.[22]
Artropoda
Anatomi internal seekor laba-laba, menunjukkan sistem saraf dalam warna biru .
Artropoda, seperti serangga dan krustasea, memiliki sebuah sistem saraf terbuat dari
serangkaian ganglia, terhubung oleh ventral nerve cord yang terdiri dari 2 koneksi paralel di
sepanjang perut..[23]Secara umum, setiap segmen tubuh memiliki 1 ganglion pada setiap sisi,
walaupun beberapa ganglia berfungsi membentuk otak dan ganglia besar lain. Segmen kepala
mengandung otak, juga dikenal sebagai supraesophageal ganglion. Dalam sistem saraf
serangga, otak secara anatomis dibagi menjadi protocerebrum,deutocerebrum,
dan tritocerebrum. Langsung di belakang otak adalah subesophageal ganglion, yang terbuat dari
3 pasangan ganglia yang berfusi. Ini mengontrol bagian mulut, kelenjar ludah dan otot tertentu.
Banyak artropoda memiliki organ sensoris yang berkembang baik, termasuk mata untuk
penglihatan dan antena untuk penciuman bau dan feromon. Informasi sensoris dari organ-organ
ini diproses oleh otak.
Dalam serangga, banyak neuron memiliki badan sel yang bertempat di ujung otak dan secara
elektris pasif — badan sel bertugas hanya untuk menyediakan dukungan metabolik dan tidak
berpartisipasi dalam pensinyalan. Sebuah serat protoplasmik dari badan sel dan bercabang,
dengan beberapa bagian mentransmisikan sinyal dan bagian lain menerima sinyal. Oleh karena
itu, kebanyakan bagian dari otak serangga memiliki sel pasif badan sel yang diatur sepanjang
periferal, sementara pemrosesan sinyal neural berlangsung dalam sebuah serat protoplasmik
disebut neuropil, di bagian dalam.
Neuron "Teridentifkasi"
Sebuah neuron disebut teridentifikasi jika ia memiliki sifat yang membedakannya dari setiap
neuron lain dalam hewan yang sama—sifat seperti lokasi, neurotransmitter, pola ekspresi gen,
dan keterhubungan — dan jika setiap individu organisme yang berasal dari spesies yang sama
memiliki satu-satunya neuron dengan set sifat yang sama. Dalam sistem saraf vertebrata sangat
sedikit neuron yang "teridentifikasi" dalam pengertian ini — dalam manusia, tidak ada — tapi
dalam sistem saraf yang lebih sederhana, beberapa atau semua neuron mungkin jadi akhirnya
unik. Dalam cacing bulat C. elegans yang sistem sarafnya paling banyak digambarkan, setiap
neuron dalam tubuh secara unik teridentifikasi, dengan lokasi yang sama dan koneksi yang
sama dalam setiap individu cacing. Satu akibat yang tercatat dari fakta ini adalah bahwa bentuk
sistem saraf C. elegans secara utuh dispesifikkan oleh genom, dengan tidak
adanya plasisitas yang tergantung pada pengalaman.
Otak dari kebanyakan moluska dan serangga juga mengandung sejumlah neuron teridentifikasi
substansial. Dalam vertebrata, neuron teridentifikasi yang paling dikenal adalah sel
Mauthner ikan. Setiap ikan memiliki 2 sel Mauthner, yang terletak di bagian bawah dari batang
otak, 1 di sisi kiri dan 1 di sisi kanan. Setiap sel Mauthner memiliki akson yang menyebrang,
menginervasi neuron pada tingkatan otak yang sama dan kemudian berjalan turun sepanjang
sumsum tulang belakang, membentuk berbagai koneksi di sepanjang jalurnya. Sinaps
digenerasikan oleh sebuah sel Mauthner yang sangat kuat hingga sebuah potensi aksi tunggal
dapat membangkitkan respons tingkah laku mayor: dalam waktu millidetik ikan mengkurvakan
tubuhnya menjadi bentuk C, kemudian meluruskan diri, oleh karena itu meluncur secara cepat ke
depan. Secara fungsional ini adalah respons melarikan diri cepat, dipicu paling mudah oleh
sebuah gelombang suara kuat atau gelombang tekanan yang menekan organ garis lateral (sisi)
ikan. Sel Mauthner bukanlah satu-satunya sel neuron teridentifikasi pada ikan,— masih ada lebih
dari 20 jenis, termasuk pasangan "analog sel Mauthner " dalam setiap inti tulang belakang
segmental. Walaupun sebuah sel Mauthner mampu membangkitkan respons melarikan diri
secara individual, dalam konteks tingkah laku biasa dari jenis sel lain biasanya berkontribusi
dalam membentuk amplitudo dan arah respons.
Sel Mauthner telah digambarkan sebagai neuron perintah. Sebuah neuron pemberi perintah
adalah tipe khusus dari neuron teridentifikasi, didefinisikan sebagai sebuah neuron yang mampu
mengendalikan sebuah tingkah laku spesifik secara individual.[28] Neuron seperti ini tampaknya
paling umum dalam sistem melarikan diri dari berbagai spesies — akson raksasa cumi-
cumi dan sinaps raksasa cumi-cumi, yang digunakan untuk percobaan
dalam neurofisiologi karena ukurannya yang sangat besar, berpartisipasi dalam sirkuit pelarian
diri yang cepat. Namun, konsep sebuah neuron pemberi perintah masih kontroversial karena
penelitian-penelitian telah menunjukkan bahwa beberapa neuron yang awalnya tampak cocok
dengan deskripsi tersebut ternyata hanya mampu menimbulkan respons dalam keadaan yang
terbatas.[29]
FungsiPada tingkatan paling dasar, fungsi sistem saraf adalah untuk mengirimkan sinyal dari 1 sel ke
sel lain, atau dari 1 bagian tubuh ke bagian tubuh lain. Ada berbagai cara sebuah sel dapat
mengirimkan sinyal ke sel lain. Satu cara adalah dengan melepaskan bahan kimia yang disebut
hormon ke dalam sirkulasi internal, sehingga mereka dapat berdifusi tempat-tempat yang jauh.
Berkebalikan dnegan modus pensinyalan "pemancaran", sistem saraf menyediakan sinyal dari
tempat ke tempat—neuron memproyeksikan akson-akson mereka ke daerah sasaran spesifik
dan membentuk koneksi sinaptik dengan sel sasaran spesifik.[30] Oleh sebab itu, pensinyalan
neural memiliki spesifitas yang jauh lebih tinggi tingkatannya daripada pensinyalan hormonal.
Hal tersebut juga lebih cepat: sinyal saraf tercepat berjalan pada kecepatan yang melebihi 100
meter per detik.
Pada tingkatan lebih terintegrasi, fungsi primer sistem saraf adalah untuk mengontrol tubuh.[2] Hal ini dilakukan dengan cara mengambil informasi dari lingkungan dengan menggunakan
reseptor sensoris, mengirimkan sinyal yang mengodekan informasi ini ke dalam sistem saraf
pusat, memproses informasi untuk menentukan sebuath respons yang tepat, dan mengirim
sinyal keluaran ke otot atau kelenjar untuk mengaktivasi respons. Evolusi sebuah sistem saraf
kompleks telah memungkinkan berbagai spesies hewan untuk memiliki kemampuan persepsi
yang lebih maju seperti pandangan, interaksi sosial yang kompleks, koordinasi sistem organ
yang cepat, dan pemrosesan sinyal yang berkesinambungan secara terintegrasi. Pada manusia,
kecanggihan sistem saraf membuatnya mungkin untuk memiliki bahasa, konsep representasi
abstrak, transmisi budaya, dan banyak fitur sosial yang tidak mungkin ada tanpa otak manusia.
Neuron dan sinaps
Elemen utama dalam transmisi sinaptik. Sebuah gelombang elektrokimia yang disebut potensial
aksi berjalan di sepanjang akson dari sebuah neuron. Ketika gelombang mencapai sebuah sinaps, ia akan
memicu pelepasan sejumlah kecil molekul neurotransmitter, yang berikatan dengan molekul reseptor kimia
yang terletak di membran sel sasaran.
Kebanyakan neuron mengirimkan sinyal melalui akson, walaupun beberapa jenis mampu
melakukan komunikasi dendrit ke dendrit. (faktanya, jenis-jenis neuron disebut sel amakrin tidak
memiliki akson, dan berkomunikasi hanya melalui dendrit mereka.) Sinyal neural berpropagasi
sepanjang sebuah akson dalam bentuk gelombang elektrokimia yang disebut potensial aksi,
yang menghasilkan sinyal sel ke sel di tempat terminal akson membentuk kontak sinaptik
dengan sel lain.[31]
Sinaps dapat berupa elektrik atau kimia. Sinaps elektrik membuat hubungan elektrik langsung di
antara neuron-neuron,[32] tetapi sinaps kimia lebih umum, dan lebih beragam dalam fungsi.[33] Di
sebuah sinaps kimia, sel mengirimkan sinyal yang disebut presinaptik, dan sel yang menerima
sinyal disebut postsinaptik. Baik presinaptik dan postsinaptik penuh dengan mesin molekular
yang membawa proses sinyal. Daerah presinaptik mengandung sejumlah besar vessel bulat
yang sangat kecil yang disebut vesikel sinaptik, dipenuhi oleh bahan-bahan kimia
neurotransmitter.[31] Ketika terminal presinaptik terstimulasi secara elektrik, sebuah susunan
molekul yang melekat pada membran teraktivasi, dan menyebabkan isi dari vesikel dilepaskan
ke dalam celah sempit di antara membran presinaptik dan postsinaptik, yang disebut celah
sinaptik (synaptic cleft). Neurotransmitter kemudian berikatan dengan reseptor yang melekat
pada membran postsinaptik, menyebabkan neurotransmiter masuk ke dalam status teraktivasi.[33] Tergantung pada tipe reseptor, efek yang dihasilkan pada sel postsinaptik mungkin eksitasi,
penghambatan, atau modulasi dalam berbagai cara yang lebih rumit. Contohnya, pelepasan
neurotransmitter asetilkolin pada kontak sinaptik di antara neuron motorik dan sebuah sel otot
menginduksi kontraksi cepat dari sel otot.[34] Seluruh proses transmisi sinaptik memerlukan
hanya sebuah fraksi dari sebuah milidetik, walaupun efek pada sel postsinaptik mungkin
berlangsung lebih lama (bahkan tidak terbatas, dalam kasus ketika sinyal sipatik mengarah pada
informasi sebuah jejak ingatan).[8]
Secara harfiah ada beratus-ratus jenis sinaps. Faktanya, ada lebih dari seratus neurotransmitter
yang diketahui, dan banyak di antara mereka memiliki jenis reseptor ganda.[35] Banyak sinaps
menggunakan lebih dari 1 neurotransmitter—sebuah pengaturan umum untuk sebuah sinaps
adalah menggunakan sebuah molekul neurotransmiter kecil yang bekerja cepat
seperti glutamat atau GABA, sejalan dengan 1 atau lebih neurotransmiter peptida yang
memainkan peran modulatoris yang lebih lambat. Ahli saraf molekular biasanya membagi
reseptor menjadi 2 kelompok besar: kanal ion berpagar kimia (chemically gated ion channels)
dansistem pengantar pesan kedua (second messenger system). Ketika sebuah kanal ion
berpagar kimia teraktivasi, kanal tersebut akan membentuk sebuah tempat untuk dapat dilalui
yang mengizinkan jenis ion tertentu yang spesifik untuk mengalir melalui membran. Tergantung
jenis ion, efek pada sel sasaran mungkin eksitasi atau penghambatan. Ketika sebuah sistem
pengantar pesan kedua teraktivasi, sistem ini akan memulai kaskade interaksi molekular di
dalam sel sasaran, yang pada akhirnya akan memproduksi berbagai macam efek
rumit/kompleks, seperti peningkatan atau penurunan sensitivitas sel terhadap stimuli, atau
bahkan mengubah transkripsi gen.
Menurut hukum yang disebut prinsip Dale, yang hanya memiliki beberapa pengecualian, sebuah
neuron melepaskan neurotransmiter yang sama pada semua sinapsnya.[36] Walaupun demikian,
bukan berarti bahwa sebuah neuron mengeluarkan efek yang sama pada semua sasarannya,
sebab efek sebuah sinaps tergantung tidak hanya pada neurotransmitter, tetapi pada reseptor
yang diaktivasinya.[33] Karena sasaran yang berbeda dapat (dan umumnya memang)
menggunakan berbagai jenis reseptor, hal ini memungkinkan neuron untuk memiliki efek
eksitatori pada 1 set sel sasaran, efek penghambatan pada yang lain, dan efek modulasi
rumit/kompleks pada yang lain. Walaupun demikian, 2 neurotransmitter yang paling sering
digunakan, glutamat dan GABA, masing-masing memiliki efek konsisten. Glutamat memiliki
beberapa jenis reseptor yang umum ada, tetapi semuanya adalah eksitatori atau modulatori.
Dengan cara yang sama, GABA memiliki jenis reseptor yang umum ada, tetapi semuanya
adalah penghambatan.[37] Karena konsistensi ini, sel glutamanergik kerapkali disebut sebagai
"neuron eksitatori", dan sel GABAergik sebagai "neuron penghambat". Ini adalah penyimpangan
terminologi — reseptornyalah yang merupakan eksitatori dan penghambat, bukan neuronnya —
tetapi hal ini umum terlihat bahkan dalam publikasi ilmiah.
Satu subset sinaps yang paling penting mampu membentuk jejak ingatan dengan cara
perubahan dalam kekuatan sinaptik tergantung aktivitas yang bertahan lama.[38]Ingatan neural
yang paling dikenal adalah sebuah proses yang disebut potensiasi jangka panjang (long-term
potentiation, disingkat LTP), yang beroperasi pada sinaps yang menggunakan neurotransmitter
glutamat yang bekerja pada sebuah jenis reseptor khusus yang dikenal sebagai reseptor NMDA.[39] Reseptor NMDA memiliki sifat "assosiasi" : jika 2 sel terlibat dalam sinaps yang terkavitasi
keduanya pada kurang lebih waktu yang sama, sebuah kanal terbuka sehingga mengizinkan
kalsium untuk mengalir menuju sel sasaran.[40] Pemasukan kalsium memicu sebuah kaskade
pengantar pesan kedua yang pada akhirnya mengarah pada peningkatan sejumlah reseptor
glutamat dalam sel sasaran, sehingga meningkatkan kekuatan efektif sinaps. Perubahan
kekuatan ini dapat berlangsung beberapa minggu atau lebih panjang. Sejak penemuan LTP
pada tahun 1973, banyak jenis jejak ingatan sinaptik ditemukan, termasuk peningkatan atau
penurunan dalam kekuatan sinaptik yang diinduksi oleh berbagai kondisi, dan berlangsung
dalam berbagai periode yang beragam.[39] Pembelajaran pahala (reward learning), contohnya,
bergantung pada bentuk variasi dari LTP yang dikondisikan pada sebuah ekstra masukan yang
berasal dari jalur pensinyalan pahala (reward-signalling pathway)
menggunakan dopamin sebagai neurotransmitter.[41] Semua bentuk modifikasi sinaptik ini,
secara kolektif, menimbulkan neuroplastisitas, yaitu kemampuan sebuah sistem saraf untuk
beradaptasi pada variasi dalam lingkungan.
Sistem dan sirkuit saraf
Fungsi dasar neuronal mengirimkan sinyal kepada sel lain meliputi kemampuan neuron untuk
mengubah sinyal dengan yang lain. Jaringan kerja terbentuk dengan kelompok saling terhubung
dari neuron mampu menjalankan berbagai fungsi, termasuk fitur deteksi, generasi pola, dan
pengaturan waktu.[42] Nyatanya, sulit untuk menentukan batas proses jenis informasi yang dapat
dikerjakan oleh jaringan saraf: Warren McCulloch dan Walter Pitts menunjukkan pada tahun
1943 bahwa bahkanjaringan saraf tiruan dibentuk dari sebuah abstraksi matematika yang sangat
disederhanakan mampu melakukan perhitungan universal.[43] Dengan mempertimbangkan fakta
bahwa neuron secara individual mampu menggenerasikan pola aktivitas temporal kompleks
secara bebas, rentang kemampuan sangat mungkin ada bahkan untuk sekelompok kecil neuron
di luar pengertian yang ada sekarang.[42]
Penggambaran jalur rasa sakit, dariTreatise of Man karya René Descartes.
Dalam sejarah, selama bertahun-tahun pandangan utama dalam fungsi sistem saraf adalah
penghubung stimulus-respons.[44]Dalam konsep ini, proses saraf dimulai dengan stimuli yang
mengaktifkan neuron sensoris, menghasilkan sinyal yang berpropagasi melalui serangkaian
hubungan dalam sumsum tulang belakang dan otak, mengaktifkan neuron motorik dan maka
menghasilkan respons seperti kontraksi otot. Descartes percaya bahwa semua tingkah laku
hewan, dan kebanyakan tingkah laku manusia, dapat dijelaskan dalam kerangka sirkuit stimulus-
respons, walaupun ia juga percaya bahwa fungsi kognitif yang lebih tinggi seperti bahasa tidak
mampu dijelaskan secara mekanis.[45] Charles Sherrington, dalam bukunya pada tahun 1906
yang berjudul The Integrative Action of the Nervous System,[44] mengembangkan konsep
mekanisme stimulus-respons dengan cara yang lebih detail, dan Behaviorisme, mazhab yang
mendominasi psikologi sepanjang pertengahan abad ke-20, mencoba untuk menjelaskan setiap
aspek tingkah laku manusia dalam rangka stimulus-respons.[46]
Namun, penelitian elektrofisiologi yang dimulai pada awal abad 20 dan mencapai
produktivitasnya pada tahun 1940 menunjukkan bahwa sistem saraf mengandung berbagai
mekanisme untuk menghasilkan pola aktivitas secara intrinsik, tanpa memerlukan stimulus
eksternal.[47] Neuron-neuron ditemukan mampu memproduksi rangkaian potensial aksi reguler,
atau rangkaian ledakan (sequences of bursts), bahkan dalam isolasi penuh.[48] Ketika neuron
aktif secara intrinsik terhubung dengan yang lain dalam sirkuit kompleks, kemungkinan
penghasilan pola temporer yang lebih rumit menjadi jauh lebih besar.[42] Konsep modern
memandang fungsi sistem saraf sebagian dalam kerangka rangkaian stimulus-respons, dan
sebagian dalam kerangka pola aktivitas yang dihasilkan secara intrinsik — kedua jenis aktivitas
berinteraksi dengan yang lain untuk menggenerasikan tingkah laku berulang-ulang.[49]
Sirkuit refleks dan rangsang stimulus lainnya
Skema fungsi saraf dasar yang disederhanakan: sinyal diambil oleh reseptor sensoris dan dikirim ke
sumsum tulang belakang dan otak, tempat terjadinya pemrosesan yang menghasilkan sinyal dikirim
kembali ke sumsum tulang belakang dan kemudian ke neuron motorik.
Jenis sirkuit saraf yang paling sederhana adalah lengkung refleks (reflex arc), yang dimulai dari
masukan sensoris dan berakhir dengan keluaran motorik, melewati serangkaian neuron di
tengahnya.[50] Contohnya, pertimbangkan "refleks penarikan" yang menyebabkan tangan tertarik
ke belakang setelah menyentuh kompor panas. Sirkuit dimulai dengan reseptor sensoris di kulit
yang teraktivasi oleh kadar panas yang membahayakan: sebuah jenis struktur molekuler khusus
melekat pada membran menyebabkan panas untuk mengubah medan listrik di sepanjang
membran. Jika perubahan dalam potensial ekletrik cukup besar, ia akan membangkitkan
potensial aksi, yang ditransmisikan sepanjang akson sel reseptor, menuju sumsum tulang
belakang. Di sana akson akan membuat kontak sinaptik eksitatori dengan sel lain, beberapa dari
antaranya memproyeksikan (mengirim keluaran aksonal) ke regio yang sama dari sumsum
tulang belakang, dan yang lain memproyeksikan ke dalam otak. Satu sasaran adalah
serangkaian interneuron tulang belakang yang memproyeksikan ke neuron motorik untuk
mengontrol otot lengan. Interneuron mengeksitasi neuron motorik, dan jika eksitasi cukup kuat,
beberapa dari neuron motorik menghasilkan potensial aksi, yang berjalan sepanjang akson ke
titik di mana mereka membuat kontak sinaptik eksitatori dengan sel otot. Sinyal eksitatori
memicu kontraksi sel otot, yang menyebabkan sudut sendi dalam lengan berubah, menarik
lengan menjauh.
Dalam kenyataannya, skema ini berkaitan dengan berbagai komplikasi.[50] Walaupun untuk
refleks yang paling sederhana ada jalur saraf pendek dari neuron sensoris ke neuron motorik,
ada juga neuron yang dekat yang berpartisipasi dalam sirkuit dan memodulasi respons. Lebih
lanjut lagi, ada proyeksi dari otak ke sumsum tulang belakang yang mampu meningkatkan atau
menghambat refleks.
Walaupun refleks paling sederhana mungkin dimediasi oleh sirkuit berada sepenuhnya di dalam
sumsum tulang belakang, respon lebih kompleks/rumit bergantung pada pemprosesan sinyal di
dalam otak.[51] Pertimbangkan, contohnya, apa yang terjadi ketika sebuah benda dalam daerah
visual perifer bergerak, dan seseorang melihat ke arahnya. Respons sensoris awal,
dalam retina mata, dan respons motorik akhir, dalam inti okulomotor dari batang otak, semuanya
tidaklah berbeda dari semua di refleks sederhana, tetapi dalam tahap antara benar-benar
berbeda. Tidak hanya 1 atau 2 langkah rangkaian pemrosesan, sinyal visual melewati mungkin
selusinan tahap integrasi, melibatkan thalamus, cerebral cortex, basal ganglia, superior
colliculus, cerebellum, dan beberapa inti batang otak). Daerah-daerah ini membentuk fungsi
pemrosesan sinyal yang meliputi deteksi fitur, analisis persepsi, pemanggilan kembali ingatan,
pengambilan keputusan, dan perencanaan motorik.[52]
Deteksi fitur adalah kemampuan untuk mengekstraksi secara biologis informasi yang relevan
dari kombinasi sinyal sensoris.[53] Dalam sistem penglihatan, contohnya, reseptor sensoris dalam
retina mata hanya mampu untuk mendeteksi "titik cahaya" dalam dunia luar secara individual.[54] Neuron penglihatan tingkat kedua menerima masukan dari kelompok-kelompok reseptor
primer, neuron yang lebih tinggi menerima masukan dari kelompok-kelompok neuron tingkat
kedua, dan seterusnya, membentuk tingkatan proses hierarkis. Pada setiap tahapan, infromasi
penting diekstraksi dari sinyal yang dikumpulkan dan informasi yang tidak penting dibuang. Di
akhir proses, masukan sinyal mewakili "titik cahaya" telah ditransformasikan menjadi perwakilan
saraf dari obyek dalam dunia sekitarnya dan sifatnya. Pemrosesan sensoris paling canggih
terjadi dalam otak, tetapi fitur ekstraksi kompleks juga terjadi di sumsum tulang belakang dan
organ sensoris periferal seperti retina.
Penghasilan pola intrinsik
Walaupun mekanisme respons-stimulus adalah yang paling mudah dimengerti, sistem saraf juga
dapat mengontrol tubuh dalam berbagai cara yang tidak memerlukan stimulus luar, melalui irama
aktivitas yang dihasilkan dari dalam. Karena berbagai kanal ion sensitif terhadap voltasi yang
dapat melekat dalam membran dalam sebuah neuron, berbagai jenis neuron mampu, bahkan
dalam isolasi, menggenerasikan sekuens irama potensial aksi, atau perubahan irama di antara
ledakan tingkat tinggi dan masa tenang. Ketika neuron secara irama intrinsik terkoneksi dengan
yang lain oleh respons sinaps-sinaps eksitatoris atau penghambatan, jaringan kerja yang
dihasilkan mampu menghasilkan tingkah laku dinamis yang beragam, termasuk dinamika
penarikan (attractor), periodisitas, dan bahkan chaos. Sebuah jaringan kerja neuron yang
menggunakan struktur internalnya untuk menghasilkan keluaran terstruktur secara temporer,
tanpa memerlukan stimulus terstruktur yang berkorespondensi secara temporer disebut
sebagai generator pola pusat.
Penggenerasian pola internal beroperasi dalam rentang yang luas berdasarkan skala waktu, dari
millidetik sampai jam atau lebih lama lagi. Satu dari jenis penting pola temporal adalah irama
sirkadian — yaitu, irama dengan sebuah periode kira-kira 24 jam. Semua hewan yang telah
diteliti menunjukkan fluktuasi sirkadian dalam aktivitas neural, yang mengontrol perubahan
sirkadian dalam tingkah laku seperti siklus tidur-bangun. Penelitian dari tahun 1990an telah
menunjukkan bahwa irama sirkadian digenerasikan oleh sebuah "jam genetik" yang terdiri dari
sekelompok gen khusus yang kadar ekspresinya meningkat dan menurun sepanjang hari.
Hewan yang beragam seperti serangga dan vertebrata memiliki sistem jam genetik yang sama.
Jam sirkadian dipengaruhi oleh cahaya tetapi terus berlanjut bekerja bahkan ketika kadar
cahaya dipertahankan konstan dan tidak ada petunjuk waktu hari eksternal lain tersedia. Gen
jam ini diekspresikan dalam berbagai bagian sistem saraf sebagaimana banyak organ periferal,
tetapi dalam mamalia seluruh "jam jaringan" ini dipertahankan dalam sinkronisasi oleh sinyal
yang keluar dari sebuah penjaga waktu utama dalam bagian kecil dalam otak yang disebut inti
suprakiasmatik.
Penghantaran rangsangSemua sel dalam tubuh manusia memiliki muatan listrik yang terpolarisasi, dengan kata lain
terjadi perbedaan potensial antara bagian luar dan dalam dari suatu membransel, tidak
terkecuali sel saraf (neuron). Perbedaan potensial antara bagian luar dan dalam membran ini
disebut potensial membran. Informasi yang diterima oleh Indraakan diteruskan oleh saraf dalam
bentuk impuls. Impuls tersebut berupa tegangan listrik. Impuls akan menempuh jalur
sepanjang akson suatu neuron sebelum dihantarkan ke neuron lain melalui sinapsis dan akan
seperti itu terus hingga mencapai otak, dimana impuls itu akan diproses. Kemudian otak
mengirimkan impuls menuju organ atau indra yang dituju untuk menghasilkan efek yang
diinginkan melalui mekanisme pengiriman impuls yang sama.
Membran hewan memiliki potensial istirahat sekitar -50 mV s/d -90 mV, potensial istirahat adalah
potensial yang dipertahankan oleh membran selama tidak ada rangsangan pada sel.
Datangnya stimulus akan menyebabkan terjadinya depolarisasi dan hiperpolarisasi pada
membran sel, hal tersebut menyebabkan terjadinya potensial kerja. Potensial kerja adalah
perubahan tiba-tiba pada potensial membran karena datangnya rangsang. Pada saat potensial
kerja terjadi, potensial membran mengalami depolarisasi dari potensial istirahatnya (-70 mV)
berubah menjadi +40 mV. Akson vertebrata umumnya memiliki selubung mielin. Selubung mielin
terdiri dari 80% lipid dan 20% protein, menjadikannya bersifat dielektrik atau penghambat aliran
listrik dan hal ini menyebabkan potensial kerja tidak dapat terbentuk pada selubung mielin; tetapi
bagian dari akson bernama nodus Ranvier tidak diselubungi oleh mielin.
Penghantaran rangsang pada akson bermielin dilakukan dengan mekanisme hantaran saltatori,
yaitu potensial kerja dihantarkan dengan "melompat" dari satu nodus ke nodus lainnya hingga
mencapai sinapsis.
Pada ujung neuron terdapat titik pertemuan antar neuron bernama sinapsis, neuron yang
mengirimkan rangsang disebut neuron pra-sinapsis dan yang akan menerima rangsang disebut
neuron pasca-sinapsis. Ujung akson setiap neuron membentuk tonjolan yang didalamnya
terdapat mitokondria untuk menyediakan ATP untuk proses penghantaran rangsang
dan vesikula sinapsis yang berisi neurotransmitter umumnya
berupa asetilkolin (ACh), adrenalin dan noradrenalin.
Ketika rangsang tiba di sinapsis, ujung akson dari neuron pra-sinapsis akan membuat vesikula
sinapsis mendekat dan melebur ke membrannya. Neurotransmitter kemudian dilepaskan melalui
proses eksositosis. Pada ujung akson neuron pasca-sinapsis, protein reseptor mengikat molekul
neurotransmitter dan merespon dengan membuka saluran ion pada membran akson yang
kemudian mengubah potensial membran (depolarisasi atau hiperpolarisasi) dan menimbulkan
potensial kerja pada neuron pasca-sinapsis.
Ketika impuls dari neuron pra-sinaps berhenti neurotransmitter yang telah ada akan didegradasi.
Molekul terdegradasi tersebut kemudian masuk kembali ke ujung akson neuron pra-sinapsis
melalui proses endositosis.
PerkembanganDalam vertebrata, hal penting dalam perkembangan saraf embrionik meliputi kelahiran
dan diferensiasi neuron dari sel punca, migrasi neuron yang belum matang dari tempat kelahiran
mereka dalam embrio ke posisi akhir mereka, pertumbuhan akson dari neuron
dan pengarahan growth cone motil melalui embrio menuju rekan postsinaptik, penghasilan
sinaps di antara akson-akson ini dan rekan postsinaptik mereka, dan akhirnya perubahan
seumur hidup dalam sinaps yang diduga mendasari pembelajaran dan ingatan.[55]
Semua hewan bilateria pada tahap awal perkembangan membentuk sebuah gastrula yang
terpolarisasi, dengan sebuah ujung yang disebut kutub hewan dan yang lainkutub vegetal.
Gastrula memiliki bentuk cakram dengan 3 lapisan sel, lapisan terdalam disebut endoderm, yang
membangkitkan dasar dari kebanyakan organ dalam, sebuah lapisan tengah yang
disebut mesoderm, yang membangkitkan tulang dan otot, dan lapisan terluar yang disebut
ektoderm, yang membangkitkan kulit dan sistem saraf.[56]
Embrio manusia, menunjukkan lekukan
saraf (neural groove).
Empat tahapan dalam perkembangan tabung saraf dalam embrio
manusia.
Dalam vertebrata, tanda pertama kemunculan sistem saraf adalah kemunculan sel tipis di
sepanjang bagian tengah punggung yang disebut piringan saraf (neural plate. Bagian dalam
piringan saraf (sepanjang garis tengah) ditujukan untuk menjadi sistem saraf pusat (SSP), dan
bagian luar sistem saraf tepi (SST). Sebagaimana perkembangan berlanjut, sebuah lipatan
disebut lekukan saraf (neural groove) muncul di sepanjang garis tengah. Lipatan ini menjadi
dalam dan kemudian menutup di atas. Pada titik ini SSP yang mendatang, tampak seperti
struktur silindris yang disebut sebagai tabung saraf, tempat SST yang akan jadi tampak seperti 2
garis jaringan yang disebut puncak saraf (neural crest), yang ada di atas tabung saraf.
Rangkaian tahapan dari piringan saraf ke tabung saraf dan puncak saraf dikenal
sebagaineurulasi.
Pada awal abad 20, serangkaian percobaan terkenal oleh Hans Spemann dan Hilde Mangold
menunjukkan bahwa pembentukan jaringan saraf "diinduksi" oleh sinyal dari sebuah kelompok
mesodermal yang disebut "wilayah pengatur" (organizer region).[55] Namun, selama beberapa
dasawarsa, sifat proses induksi tidak dapat diketahui, sampai pada akhirnya hal ini terpecahkan
melalui pendekatan genetic pada tahun 1990an. Induksi jaringan saraf memerlukan
penghambatan gen yang disebut protein morfogenetik tulang (bone morphogenetic protein,
disingkat BMP). Secara khusus, protein BMP4 tampaknya terlibat. Dua protein yang
disebut Noggin dan Chordindisekresikan oleh mesoderm tampaknya mampu menghambat
BMP4 dan oleh karenanya menginduksi ektoderm untuk berubah menjadi jaringan saraf.
Tampaknya sebuah mekanisme molekular yang sama terlibat dalam berbagai jenis hewan yang
berbeda, termasuk artropoda dan juga vertebrata. Namun, dalam beberapa hewan, sebuah jenis
molekul lain yang disebut faktor pertumbuhan fibroblas (Fibroblast Growth Factor, disingkat FGF)
mungkin dapat berperan dalam induksi.
Induksi jaringan neural menyebabkan pembentukan sel pendahulu saraf yang disebut neuroblas.[57] Dalam drosophila, neuroblas terbagi secara asimetris, sehingga 1 produk adalah sebuah "sel
induk ganglion" (ganglion mother cell, disingkat GMC), dan yang lain adalah sebauah neuroblas.
Sebuah GMC terbagi sekali dan menghasilkan baik pasangan neuron atau pasangan sel glial.
Secara keseluruhan, sebuah neuroblas mampu menghasilkan sejumlah neuron atau glia yang
tak terbatas.
Sebagaimana ditunjukkan dalam penelitian tahun 2008, sebuah faktor yang umum pada seluruh
organisme bilateral (termasuk manusia) adalah kelompok molekul yang mensekresikan molekul
pensinyalan yang disebut neurotrofin yang mengatur pertumbuhan dan kelangsungan hidup
neuron.[58] Zhu et al. mengidentifikasi DNT1, neurotrofin pertama yang ditemukan pada lalat.
Struktur DNT1 mirip dengan semua neurotrofin yang dikenal dan merupakan sebuah faktor
penting dalam penentuan nasib neuron dalam Drosophila. Karena neurotrofin sekarang telah
teridentifikasi dalam vertebrata dan invertebrata, bukti ini menunjukkan bahwa neurotrofin ada
alam nenek moyang yang umum organisme bilateral dan mungkin mewakili sebuah mekanisme
umum untuk pembentukan sistem saraf.
PatologiSistem saraf Pusat (SSP) dilindungi oleh sawar (barrier) fisik dan kimia. Secara fisik, otak dan
sumsum tulang belakang dikelilingi oleh membran meningeal yang kuat, dan dibungkus oleh
tulang tengkorak dan vertebra tulang belakang, yang membentuk perlindungan fisik yang kuat.
Secara kimia, otak dan sumsum tulang belakang terisolasi oleh yang disebut sawar darah-otak,
yang mencegah kebanyakan jenis bahan kimia berpindah dari aliran darah kedalam bagian
dalam SSP. Perlindungan ini membuat SSP kurang rentan bila dibandingkan dengan SST;
namun, di sisi lain, kerusakan pada SSP cenderung lebih serius dampaknya.
Walaupun saraf cenderung berada di bawah kulit kecuali di beberapa tempat, seperti saraf
ulnar dekat dengan persambungan sendi siku, saraf-saraf ini cenderung terpapar kerusakan
fisik, yang dapat menyebabkan rasa sakit, kehilangan sensasi rasa, atau kehilangan kontrol otot.
Kerusakan pada saraf juga dapat disebabkan oleh pembengkakan atau memar di tempa saraf
lewat di antara kanal tulang yang ketat, seperti terjadi pada sindrom lorong karpal. Jika sebuah
saraf benar-benar terpotong, saraf akan beregenerasi, tetapi untuk saraf yang panjang, proses
ini mungkin akan memakan waktu berbulan-bulan untuk selesai. Sebagai tambahan pada
kerusakan fisikneuropati periferal dapat disebabkan oleh masalah medis lain, termasuk kondisi
genetik, kondisi metabolik seperti diabetes, kondisi peradangan seperti sindrom Guillain–
Barré, defisiensi vitamin, penyakit infeksi seperti kusta atau herpes zoster, atau keracunan oleh
racun seperti logam berat. Banyak kasus tidak memiliki penyebab yang dapat teridentifikasi, dan
disebut idiopatik. Saraf juga dapat kehilangan fungsinya untuk sementara waktu, mengakibatkan
ketiadaan rasa — penyebab umum meliputi tekanan mekanis, penurunan suhu, atau interaksi
kimia dengan obat seperti lidokain.
Kerusakan fisik pada sumsum tulang belakang mungkin berakibat pada kehilangan sensasi atau
pergerakan. Jika sebuah kecelakaan pada tulang punggung menghasilkan sesuatu yang tidak
parah dari pembengkakan, gejala hanya sementara, tetapi apabila serabut saraf di tulang
belakang hancur, kehilangan fungsi biasanya menetap. Percobaan telah menunjukkan bahwa
serabut saraf tulang belakang biasanya mencoba untuk tumbuh kembali dengan cara yang sama
seperti serabut saraf, teapi dalam sumsum tulang belakang, kerusakan jaringan biasanya
menghasilkan jaringan parut yang tidak dapat dipenetrasi oleh saraf yang tumbuh kembali.
Top Related