Neuroanatomi: Peran dan Organisasi Sistem Saraf

Neuroanatomi (Anatomi Sistem Saraf)

• Neuroanatomi adalah studi tentang anatomi sistem saraf.
• Materi ini dibagi menjadi empat bab.
• Bab-bab tersebut mencakup peran dan organisasi sistem saraf, anatomi sel saraf, reseptor sensorik, sel pendukung, dan komunikasi antar sel saraf; medulla spinalis dan saraf-saraf spinal; otak dan saraf-saraf otak dan sistem saraf otonom

Peran Sistem Saraf - Koordinasi dan Integrasi

• Hewan harus mampu beradaptasi dengan perubahan lingkungan agar dapat bertahan hidup.
• Sistem saraf mengoordinasikan dan mengintegrasikan fungsi organ tubuh hewan untuk melakukan adaptasi.
• Sistem saraf menjangkau ke seluruh tubuh.
• Tubuh hewan terus-menerus menerima rangsangan dari lingkungan eksternal dan internal, yang dapat menyebabkan perubahan kondisi tubuh, sehingga membutuhkan sistem untuk menjaga kekonstanan (homeostasis).
• Sistem saraf mencapai homeostasis dengan bereaksi dan menyesuaikan diri terhadap perubahan.
• Perubahan lingkungan menjadi rangsangan yang diterima oleh indera.
• Indera mengirimkan informasi tentang rangsangan ke medulla spinalis dan/atau otak (sistem saraf pusat/SSP) sebagai pesan.
• Pesan dianalisis, digabungkan, dibandingkan, dan dikoordinasikan melalui proses integrasi di medulla spinalis dan otak (SSP).
• Pesan diteruskan ke otot dan kelenjar sebagai respons tubuh terhadap perubahan lingkungan, otot dan kelenjar bekerja secara harmonis untuk menjaga homeostasis dan fungsi normal tubuh.
• Sistem saraf bekerja sama dengan sistem endokrin untuk mengatur perubahan kondisi tubuh serta sistem saraf bekerja dengan cepat, sedangkan sistem endokrin bekerja dengan lambat.
• Sistem saraf bekerja menggunakan energi listrik (melalui ion) dan kimiawi (melalui neurotransmitter), sementara sistem endokrin menggunakan hormon.

Organisasi Sistem Saraf

• Sistem saraf terdiri dari jaringan saraf yang terbagi menjadi sistem saraf pusat (SSP) dan sistem saraf perifer/tepi (SST).
• Sistem saraf pusat (SSP, CNS) terdiri dari otak dan medulla spinalis.
• Otak terletak dan dilindungi dalam cavum cranii, sedangkan medulla spinalis terletak dan dilindungi dalam canalis vertebralis.
• Otak dan medulla spinalis terdiri dari jaringan saraf yang meliputi sel saraf dan sel penunjang.
• Kumpulan badan sel saraf di SSP disebut nucleus, sedangkan kumpulan serabut saraf disebut tractus, fasciculus, atau funiculus.
• Tractus adalah kumpulan serabut saraf yang terdapat di SSP.
• Fasciculus adalah sekelompok serabut saraf yang terikat di dalam perineurium.
• Funiculus adalah kumpulan dari fasciculi.
• Sistem saraf perifer/tepi (SST, PNS) terdiri dari saraf-saraf kranial (nervi craniales) yang berhubungan dengan atau keluar dari otak, dan saraf-saraf spinalis (nervi spinales) yang berhubungan dengan atau keluar dari medulla spinalis.
• Sistem saraf perifer dibentuk oleh kumpulan badan sel saraf yang disebut ganglion dan kumpulan serabut saraf yang disebut nervus (serabut saraf).
• Dua tipe sel saraf pada SST: sel saraf aferens (sensoris) dan sel saraf eferens (motoris).
• Sel saraf aferens (sensoris) menyalurkan rangsangan dari reseptor sensoris ke SSP.
• Sel saraf eferens (motoris) menyalurkan rangsangan ke efektor (otot polos/otot lurik dan kelenjar).
• Sistem saraf perifer (SST) dibagi menjadi sistem saraf somatis, sistem saraf visceral, dan sistem saraf otonom.
• Sistem saraf somatis bersifat somatis aferens dan somatis eferens.
• Saraf somatis aferens (sensoris) menerima rangsangan dari organ indera (kulit, mata, lidah, hidung, telinga), serta dari otot lurik (bergaris melintang), tendo, dan persendian, rangsangan dikirimkan ke medulla spinalis dan/atau otak melalui saraf spinal dan saraf kranial.
• Saraf somatis eferens (motoris) mengirimkan rangsangan dari otak melalui batang otak dan medulla spinalis ke saraf motoris, untuk kontraksi otot skelet.
• Sistem saraf visceral bersifat visceral aferens dan visceral eferens.
• Saraf visceral aferens (sensoris) membawa rangsang sensoris dari organ visceral (kardiovaskular, respirasi, digesti, urinari, dan reproduksi) ke otak, seperti rasa sakit visceral, sembelit usus, kantung kencing penuh, cita rasa lidah dan bau.
• Saraf visceral eferens (motoris) juga disebut sistem saraf otonom, mempengaruhi aktivitas motoris dari otot polos, otot jantung, dan kelenjar.
• Sistem saraf otonom dibentuk oleh sel saraf di otak dan medulla spinalis yang berfungsi menghambat atau mengeksitasi kerja otot polos, otot jantung, dan kelenjar.
• Sistem otonom berfungsi sebagai modulator, menyesuaikan dan mengkoordinasikan aktivitas involunter dari organ visceral, seperti laju denyut jantung dan sekresi kelenjar.
• Denyut jantung diatur oleh sistem otonom.
• Sistem saraf otonom terdiri dari sistem saraf simpatis dan parasimpatis.
• Sistem saraf simpatis menstimuli aktivitas yang memobilisasi energi dalam keadaan darurat dan stres.
• Sistem saraf parasimpatis mengembalikan kondisi tubuh yang tereksitasi ke keadaan normal (konservasi dan restorasi tenaga).

Anatomi Sel Saraf

• Sistem saraf dibentuk oleh sel-sel saraf yang disebut neuron.
• Neuron memiliki bentuk khusus untuk menyalurkan rangsangan (impuls, stimuli) dalam jarak dekat maupun jauh.
• Neuron memiliki dua sifat: kemampuan merespons stimuli (daya excitability) dan kemampuan menyalurkan signal (daya conductivity).
• Bentuk dan ukuran neuron bervariasi, dengan tiga bagian utama: badan sel (soma atau perikaryon), dendrit, dan neurit (axon).
• Ukuran badan sel bervariasi.
• Badan sel berbentuk seperti bintang, bulat, oval, atau piramida, memiliki penjuluran (dendrit dan axon), pada protoplasmanya terdapat organel umum dan substansi kromatofilik yang disebut badan-badan Nissl.
• Badan Nissl dibentuk oleh endoplasmic reticulum dan ribosoma bebas (free ribosomes).
• Dendrit dan axon adalah penjuluran badan sel dan disebut serabut saraf (nerve fiber).
• Dendrit mengandung organel seperti perikaryon, merespons stimuli, dan menyalurkan rangsang ke badan sel.
• Neuron aktif dapat mempunyai lebih dari 200 dendrit yang pendek.
• Axon biasanya panjang, mencapai lebih dari satu meter, misalnya pada nervus ischiadicus kuda.
• Axon terpendek terdapat di otak (beberapa mikrometer).
• Serabut axon mengandung neurofilamen (neurotubuli), vesikel, badan multivesikular, dan mitochondria.
• Axon tidak memiliki ribosom dan aparatus Golgi.
• Axon diawali oleh bukit axon (axon hillock).
• Serabut axon dapat dibungkus oleh kelopak myelin saja (myelinated fibre), kombinasi kelopak myelin dan kelopak Schwann (neurolemmocyte), atau tidak dibungkus (unmyelinated fibre).
• Myelinated fibers mengirimkan rangsang cepat karena adanya node of Ranvier (silang Ranvier), unmyelinated fibre menyalurkan rangsang secara lambat.
• Kelopak myelin dibentuk oleh oligodendroglia, kelopak Schwann dibentuk oleh sel-sel Schwann.
• Empat macam serabut saraf berdasarkan struktur pembungkusnya: serabut saraf berselubung myelin dan berkelopak Schwann, serabut saraf berselubung myelin saja, serabut saraf berselubung Schwann saja, serabut saraf telanjang.
• Serabut saraf berselubung myelin dan berkelopak Schwann terdapat di sistem saraf cerebrospinal (kecuali N. opticus dan N. olfactorius), serat saraf berselubung myelin saja terdapat di N. opticus dan di beberapa daerah di SSP, serabut saraf berselubung Schwann saja di N. olfactorius saraf otonom postganglioner sedangkan serabut saraf telanjang (unmyelinated nerve fibre)terdapat di pangkal dan ujung axon serta pada dendrit.
• Tiga macam neuron berdasarkan fungsinya: neuron aferens (neuron sensoris), neuron eferens (neuron motoris) dan inter-neuron (association neurons, connector neurons, inter-nuncial neurons).
• Neuron aferens (neuron sensoris): badan sel terletak di ganglion dekat SSP, ujung distal dendritnya adalah reseptor sensoris yang menerima rangsangan (sensitif).
• Neuron eferens (neuron motoris): badan sel terletak di SSP, ujung distal axonnya terdapat di efektor (otot dan kelenjar).
• Inter-neuron (association neurons, connector neurons, inter-nuncial neurons): badan sel berada di SSP dan SST.
• Interneuron menghubungkan saraf sensoris dan motoris serta memproses informasi, dapat bersifat jarak jauh (relay neurons) atau dekat (local circuit neurons).
• Local circuit neurons berperan dalam learning, emotion, dan language di otak.
• Tiga macam neuron berdasarkan bentuk morfologi: multipolar, bipolar, dan unipolar.
• Neuron multipolar terdapat di nukleus di otak dan medulla spinalis.
• Neuron bipolar adalah bentuk umum neuron pada masa embrio, terdapat pada hewan dewasa di retina, cochlea, canalis semicircularis alat keseimbangan dan pada N. olfactorius.
• Neuron unipolar terdapat di ganglion.
• Sel saraf biasanya terletak dalam bentuk kelompok.
• Kelompok badan sel saraf di SSP disebut nukleus (nucleus), kelompok badan sel saraf di SST disebut ganglion, kelompok serabut saraf di SSP disebut tractus, kelompok serabut saraf di SST disebut nervus.

Reseptor Sensoris

• Reseptor sensoris adalah bagian awal dari sel saraf sensoris.
• Fungsi reseptor sensoris adalah menerima stimuli dari lingkungan dan bertindak sebagai transduser yang merubah energi fisik (temperatur, tekanan, cahaya, bunyi, dll) ke bentuk energi listrik.
• Klasifikasi reseptor sensoris menurut lokasi, tipe sensasi, tipe stimulus, atau struktur:
  • Menurut lokasi reseptor sensoris: exteroceptor, teleceptor, interoceptor, proprioceptor.
    • Exteroceptor: merespons stimuli eksternal yang menuju kulit (tekanan, rabaan, sakit, suhu).
    • Teleceptor: exteroceptor di mata, telinga, dan hidung untuk mendeteksi stimuli jauh seperti cahaya, suara, dan bau.
    • Interoceptor: visceroceptor yang menerima rangsang dari organ internal seperti cita rasa makanan, tekanan darah, kadar O2/CO2 darah, kadar ion hydrogen, serta peregangan otot polos.
    • Proprioceptor: merespons stimuli dari persendian, tendo, otot, dan organ vestibularis untuk mengatur postur tubuh dan posisi tubuh. -Indera khusus (special senses): daya penglihatan, pendengaran, keseimbangan, penciuman bau, perasa citarasa sebab reseptornya terdapat di bagian tubuh tertentu dan mempunyai struktur yang khusus pula, yaitu di mata, telinga, hidung dan lidah. -Indera umum (general senses): mencakup tekanan rabaan, panas, dingin, dan posisi badan yang terdapat di hampir seluruh bagian tubuh. -Menurut tipe stimulus: thermoreceptor, nociceptor, chemoreceptor, photoreceptor, mechanoreceptor, baroreceptor.
  • Thermoreceptor: merespons suhu atau temperatur (kulit dan lidah).
  • Nociceptor: merespons rasa sakit akibat suhu/tekanan ekstrem atau bahan kimia (kulit).
  • Chemoreceptor: merespons bahan kimia (kadar O2, CO2, pH darah), terdapat di corpus caroticus (carotid body) di pangkal arteria carotis interna.
  • Photoreceptor: merespons cahaya (sel rod dan cone di retina mata).
  • Mechanoreceptor: merespons gaya mekanik seperti pukulan, tusukan, tendangan (kulit).
  • Baroreceptor: merespons tekanan darah, terdapat di sinus caroticus di dinding pangkal arteria carotis interna. -Berdasarkan bentuknya reseptor sensoris dibagi atas: free nerve endings, encapsulated endings. -Free nerve endings (tanpa selubung): di epitel kulit, jaringan ikat, dan pembuluh darah untuk menerima rangsang sakit, rabaan ringan dan temperatur. -Encapsulated endings: (ujungnya ditutupi berbagai bentuk kapsul): terdapat di kulit, otot, tendo, persendian, dan organ tubuh. Corpusculus Pacini (berlamelasi) menerima rangsang bergetar (bervibrasi) dan 'deep pressure touch' pada kulit.

Sel Penunjang (Associated Cells, Neuroglia)

• Selain neuron, terdapat neuroglia (sel penunjang) yang membantu sel saraf.
• Terdapat empat macam neuroglia, jumlahnya lima kali lebih banyak dari neuron.
• Macam dan fungsi neuroglia pada sistem saraf pusat:
  • Astrocyte: menyampaikan nutrisi dari pembuluh darah kapiler untuk neuron.
  • Sel-sel ependyma: bersama astrocyte bekerja sebagai 'blood-brain barrier', memfilter plasma darah menjadi liquor cerebrospinalis, serta membentuk dinding ventrikel dan canalis spinalis.
  • Oligodendrocyte: berfungsi sama dengan neurolemmocyte (sel Schwann) yaitu membentuk selubung myelin.
  • Microglia: menyerap sel-sel saraf yang rusak.
• Neuroglia di sistem saraf perifer berfungsi menjadi penunjang neuron di ganglion.
• 'Satellite cells' (sel satelit, sel kapsul, bersifat homolog dengan neurolemmocyte) dan neurolemmocyte (sel Schwann) membentuk selubung serabut saraf.

Komunikasi Antar Neuron

• Sel saraf memiliki sifat menerima rangsang (daya excitability) dan menyalurkan rangsang (daya conductivity).
• Sel saraf merespons stimuli dengan menghidupkan signal elektrik.
• Kondisi ini diciptakan oleh perubahan potensial listrik yang disalurkan sepanjang membran plasma dari dendrit, perikaryon, dan neurit (axon).
• Perbedaan potensial antara di luar dan di dalam membran plasma disebabkan oleh perbedaan konsentrasi ion di setiap sisi membran.
• Ion yang berperan: K+, Na+, Cl- dan ion dari molekul protein organik.
• Kondisi listrik membran sel saraf bergantung pada lokasi konsentrasi ion.
• Sel saraf mengalami dua fase: fase istirahat (resting membrane potential) dan fase terjadinya action potential (saat munculnya impuls saraf).
• Kondisi istirahat (resting membrane potential) = kondisi terpolarisasi
  • Saat istirahat, membran plasma terpolarisasi, artinya cairan intraselular lebih negatif dari di luar. Ini menciptakan perbedaan potensial listrik.
  • Ion K+ dan protein banyak di sitoplasma. Ion Na+ dan Cl- sangat banyak di luar sel. Ion Na+ 10 kali lipat dari ion K+.
• Ion Na+ dan K+ dapat keluar atau masuk melalui membran plasma, tetapi ion protein tidak, disebabkan karena adanya sodium-potassium pump (pompa Na/K).
• Pompa Na/K memompa 3 ion Na+ keluar untuk setiap 2 ion K+ yang masuk. Walau kedua ion tersebut sama-sama positif, tetapi ion positif yang keluar (3 ion Na+) lebih banyak daripada yang masuk (2 ion K+).
• Lorong ini tidak dapat dimasuki molekul protein besar, dan yang dapat melewatinya hanyalah Na+, K+ dan Cl.

Mekanisme Aksi Saraf (Nerve Action)

• Perubahan potensial yang menyeberangi membran plasma adalah faktor utama terjadinya impuls saraf.
• Proses ini sedikit berbeda di antara a serabut saraf yang “unmyelinated" & “myelinated”.
• Jika sebuah sel saraf diberi stimulus yang cukup kuat (threshold stimulus), maka permeabilitas membran terhadap ion Na+ tiba-tiba naik.
• Dalam waktu milidetik, lorong Nat terbuka dan Nat akan menyerbu masuk ke dalam sel, sehingga merubah/membalik kondisi potensial antar membran, kondisi ini dinamakan depolarisasi.
• Ketika stimulus mencapai membran plasma yang sedang terpolarisasi (istirahat), maka permeabilitas membran terhadap ion Na+ dapat secara tiba-tiba naik. -Hanya dalam waktu milidetik, lorong Nat terbuka dan Nat akan menyerbu masuk ke dalam sel, sehingga merubah/membalik kondisi potensial antar membran; kondisi ini dinamakan depolarisasi. -Sel saraf dengan kondisi ini akan melakukan aksinya yaitu saat terjadinya potensial aksi (impuls saraf) dimulai -Aksi ini akan menyebar ke seluruh axon, lorong K+ akan terbuka dan K+ akan keluar dari sel & muatan listriknya kembali besar dan terjadi proses repolarisasi.
• Sebuah sel saraf akan dapat bereaksi mengadakan impuls apabila kekuatan stimulus cukup besarnya., apabila kekuatan stimulus diperbesar, maka status impuls tidak akan bertambah besar, tetapi tetap sama besarnya sifat sel saraf ini disebut mengikuti hukum all-or-none.
• Konduksi saltatori: Pada serabut saraf berkelopak myelin, potensial aksi dapat melompat-lompat di antara nodus Ranvier, sehingga waktu yang diperlukan untuk mengalirkan impuls saraf lebih cepat.

Sinaps

• Setelah sebuah potensial aksi melewati sebuah axon, akhirnya akan sampai ke percabangan-percabangan menuju ke terminal axon (axon terminals), yaitu segmen tempat transmisi dari neuron.
• Apabila impuls saraf cukup efektif, pengaruhnya akan disalurkan ke sel saraf lain, ke otot (otot skelet dan otot polos), atau ke sel kelenjar.
• Pertemuan di antara neuron ini dinamakan sinaps (synapse). Neuron yang membawa impuls saraf ke neuron lain dinamakan neuron presinaptik, sedangkan neuron yang menerima impuls dinamakan neuron postsinaptik
• Pertemuan di antara neuron ini dinamakan sinaps (synapse).
• Neuron yang membawa impuls saraf ke neuron lain dinamakan neuron presinaptik.
• Neuron yang menerima impuls dinamakan neuron postsinaptik.
• Transmisi suatu impuls saraf pada tempat sinaps dapat terjadi secara kimiawi maupun secara elektrik
• Sinaps kimiawi. Dua sel berkomunikasi dengan perantaraan bahan kimia yang disebut neurotransmiter. Neurotransmiter berada dalam gelembung-gelembung yang dinamakan 'synaptic vesicles'. -Dalam Sinaps elektrik. sinaps elektrik berbentuk 'gap junction' yaitu batas antara membran sel berupa lorong-lorong (chanels) interselular yang disebut connexon.

Neurotransmiter

• Neurotransmiter adalah bahan yang disintesa oleh sel saraf, kemudian disimpan dalam vesikel-vesikel sekretori di ujung terminal/telodendron (synaptic vesicles).
• Neurotransmiter akan dilepaskan apabila ion Ca+ dari synaptic cleft menggenangi vesikel Suatu neurotransmiter dapat menyebabkan efek baik excitatory maupun inhibitory tergantung kepada sifat reseptor.