Sistem Saraf ManusiaUPHC Biology 4 – Meeting #7

Question 1

Where can we find the longest cell?

A NephronB Ostrich EggC NeuronD Caulerpa toxifolia

Where can we find the longest cell?

A NephronB Ostrich EggC NeuronD Caulerpa toxifolia

Sel saraf yang menghubungkan antara leher jerapah (tulang

belakang) dan jari kakinya memiliki panjang total 4.572 meter

Question 2

Which of the following animals have most neurons not in their

brain?

A CockroachB Aurelia auritaC OctopusD Udang

Where can we find the longest cell?

A CockroachB Aurelia auritaC OctopusD Udang

Ubur-ubur memiliki kurang lebih 300 juta neuron, dan 2/3

nya terdapat pada ganglia tentakelnya

Ciri-ciri Sel SarafTerpolarisasi

Memiliki muatan listrik yang tidak tersebar merata. Pada kondisi normal, permukaan sel bermuatan negatif, sedangkan bagian dalam sel memiliki muatan positif. Eksitasi menyebabkan badan sel terdepolarisasi

Kompartmentalisasi

Memiliki bagian-bagian yang menjalankan fungsi khusus tertentu. Mis. Badan sel untuk sintesis protein, dendrit untuk menghantarkan rangsangan, dll.

Dapat tereksitasi (diaktifkan dengan rangsangan tertentu)

Dapat menghantarkan rangsangan secara cepat dalam jarak jauh

Struktur Sel Saraf

Struktur Sel Saraf

Struktur Sel Saraf (Neuron)

Merupakan hasil diferensiasi ektoderm. Memiliki struktur yang mirip dengan sel epitel. Mengapa?

Terdiri atas:

Badan Sel / soma terutama berfungsi dalam sintesis protein dan neurotransmitter

Pusat kegiatan metabolik sel, mengandung:

Nukleus, sebagai penyimpan DNA dan RNA untuk sintesis protein fungsional pada sel.

Badan Nissl (RE kasar). Badan Nissl merupakan struktur kromatofilik (berwarna ungu pada pewarnaan H&E). Berfungsi dalam sintesis protein

Mikrofibril, terdiri atas mikrotubulus (molekul aktin) sebagai jalur transport dalam sel (sitoskeleton). Terdapat pada seluruh bagian sel, terutama pada dendrit dan akson.

Mengapa?

Struktur Sel Saraf (Neuron) (lanj.)Dendrit

Percabangan / terusan sitoplasma (pendek) yang menghantarkan impuls ke badan sel. Merupakan perkembangan dari permukaan basolateral pada sel ektoderm

Akson

Percabangan / terusan sitoplasma (panjang) yang menghantarkan impuls dari badan sel menuju reseptor. Merupakan perkembangan dari permukaan apikal pada sel ektoderm

Ujung saraf

Terdiri atas sinapsis antara sel-sel saraf maupun dengan efektor (mis. otot)

Perbandingan antara Sel Saraf dan Sel Epitel

Struktur Akson Akson memiliki 2 tipe:

Memiliki selubung mielin

Bundelan akson diselubungi oleh neurolemma yang tebal (selubung mielin), diselingi oleh celah-celah yang disebut nodus ranvier. Satu unit antara nodus ranvier disebut Sel Schwann. Selubung mielin memiliki lapisan tebal fosfolipid sehingga bersifat insulatif.

Tidak memiliki selubung mielin

Bundelan akson diselubungi oleh neurolemma yang tipis. Tidak memiliki unit internoda (Sel Schwann).

Jenis-jenis Sel Saraf Berdasarkan jumlah uluran: Unipolar: satu uluran ke akson. Umumnya pada ganglion sederhana.

Bipolar: memiliki dua juluran akson, badan sel di tengah. Umumnya pada neuron reseptor pada retina, koklea, dan olfaktori.

Multipolar: banyak dendrit dan satu akson. Umumnya pada neuron motorik.

Piramidal : banyak dendrit yang tersebar. Umumnya dalam otak, berperan sebagai interneuron. Juga membentuk berkas His/ Purkinje pada nodus sinoatrial jantung.

Jenis-jenis Sel Saraf

Jenis-jenis Sel Saraf Berdasarkan peranan: Motorik: menghantarkan impuls ke efektor. Dendrit pendek, akson panjang.

Sensorik: menghantarkan impuls dari reseptor. Akson pendek, dendrit panjang. Bergerombol membentuk ganglion.

Interneuron: menghubungkan neuron sensorik dan motorik. Umumnya multipolar.

Happy Valentine!

I you

Sel-sel penunjang

Sel-sel penunjang Neuroglia / mikroglia : sel-sel yang bertugas untuk menjaga keseimbangan ion ion yang diperlukan dalam proses pembangkitan potensial aksi (impuls).

Astrosit: Sel yang bertugas untuk menjaga kesetimbangan nutrien pada sel saraf, serta memberikan cadangan energi bagi sel saraf, karena memiliki kemampuan glikogenesis yang tinggi.

Oligodendrosit: Sel-sel yang bertugas dalam menjaga kesetimbangan ion pada sel-sel Schwann dan menjaga ketebalan selubung mielin.

Dalam banyak kasus, sel-sel penunjang dapat mengalami kelainan, menjadi penyebab utama berkembangnya kanker otak.

Potensial membran disebabkan oleh perbedaan komposisi ionik dalam cairan intraseluler dan ekstraseluler. Permeabilitas selektif membran plasma, yang merupakan rintangan di antara kedua cairan tersebut, mempertahankan perbedaan ionik tersebut.

Cairan intraseluler dan cairan ekstraseluler mengandung berbagai jenis zat terlarut, yang meliputi beragam zat yang bermuatan listrik (ion).

Potensial membran

Potensial membran Potensial membran dipengaruhi oleh 2 faktor:

Konsentrasi ion sejenis dalam cairan intraseluler dan ekstraseluler

Permeabilitas ion pada membran

Potensial membran dapat dicari dengan persamaan Goldman (David E. Goldman, University of Columbia):

Hasil:

Potensial istirahat : -70 mV

Potensial ambang : -55 mV

Potensial aksi : + 40 mV

Grafik Potensial Membran terhadap Impuls Saraf

Pembangkitan Impuls pada Saraf

Pembangkitan Impuls pada Saraf

Ketika reseptor saraf/ badan saraf mengalami rangsangan, maka pada pangkal akson akan mulai timbul suatu impuls elektrik. Pembangkitan impuls ini berlangsung dalam 5 tahapan:

1. Keadaan istirahat.

Saluran ion Na+ dan K+ tertutup. Di dalam sel terjadi penumpukan K+, sehingga potensial bernilai negatif (-70mV)

2. Depolarisasi

Saluran ion Na+ diaktifkan, sehingga Na+ pada cairan ekstraseluler masuk ke dalam sel. Potensial akan naik. Apabila potensial naik hingga melebihi potensial ambang, maka terjadi potensial aksi. Potensial aksi akan merambat ke dua arah.

Pembangkitan Impuls pada Saraf

3. Repolarisasi

Saluran ion Na+ mengalami inaktivasi, sehingga tidak ada lagi Na+ yang masuk ke dalam sel. Saluran ion K+ terbuka, menyebabkan adanya aliran K+ masuk ke dalam sel, sehingga potensial sel turun

4. Hiperpolarisasi

Akibat masuknya K+ ke dalam sel, maka potensial sel turun menjadi lebih rendah dari potensial istirahat

5. Fase pemulihan

Pompa Na-K aktif bekerja untuk menukar 3 Na+ untuk masuk ke dalam sel dan 2 K+ untuk keluar dari sel. Pada fase ini tidak ada potensial aksi baru yang mungkin timbul.

Animasi Pembangkitan Potensial Aksi

Perambatan Impuls pada Akson

Ada 2 tipe perambatan:

Perambatan aktif

Perambatan impuls listrik melalui pembangkitan potensial aksi, menyebabkan kuat impuls tidak berubah sepanjang akson. Jangkauan impuls jauh.

Perambatan pasif

Perambatan impuls listrik secara langsung melalui sitoplasma sel. Kuat impuls semakin melemah sepanjang akson. Impuls listrik dapat bocor ke segala arah, kecuali apabila akson diinsulasi oleh myelin.

Perambatan Impuls pada Akson Bermielin

Perambatan impuls pada akson bermielin (disebut juga sebagai perambatan saltatoris/loncat):

Potensial aksi hanya dapat dibangkitkan pada tiap nodus Ranvier (karena saluran ion yang diperlukan hanya terdapat pada daerah tersebut). Terjadi perambatan aktif.Pada daerah berselubung mielin, impuls merambat melalui perambatan pasif. Tidak ada impuls hilang karena insulasi dari lapisan tebal mielin.

Perambatan impuls berlangsung cepat, bisa mencapai 150m/s

Perambatan Impuls pada Akson Tidak BermielinPotensial aksi terus menerus dibangkitkan pada tiap bagian akson, agar kekuatan impuls tidak hilang akibat bocor ke jaringan sekitar. Perambatan impuls berlangsung lambat, karena adanya kebocoran sinyal impuls dan proses pembangkitan potensial aksi yang membutuhkan waktu. Kecepatan perambatan berkisar 3-15m/s

Animasi Perambatan Impuls pada Akson

SinapsisUntuk memastikan agar impuls saraf hanya berjalan pada satu arah, maka impuls tidak sepenuhnya berjalan melalui akson.

Antara ujung-ujung saraf terdapat celah (sinapsis) yang akan menghantarkan impuls melalui sinyal kimiawi neurotransmitter

Celah antara dua ujung saraf disebut celah sinapsis.

Sinyal dihantarkan dari sel saraf pra sinaptik melewati celah sinapsis diteruskan menuju sel saraf pascasinaptik

Ada juga sinapsis yang menghantarkan secara langsung sinyal listrik perambatan rangsang berlangsung dua arah. * tidak dibahas

Sinapsis Sinapsis digolongkan berdasarkan protein reseptor dan neurotransmitter yang dihasilkannya.

Yang paling umum:

Sinapsis kolinergis asetilkolin

Sinapsis epinergis noradrenalin / norepinefrin

Sinapsis glutanergis glutamate

Efek neurotransmitter ada 2:◦ Merangsang / mengeksitasi◦ Menghambat/menginhibisi

SINAPSIS KIMIAWIPada sinapsis kimiawi, depolarisasi akan merangsang penyatuan vesikula sinaptik dengan membran prasinaptik dan merangsang pembebasan molekul neurotransmiter ke dalam celah sinaptik.

Manfaat perambatan sinaptik

1. Memastikan bahwa sinyal hanya dirambatkan pada satu arah (sinapsis kimiawi)

2. Memampukan koneksi pada banyak arah / menghubungkan satu ujung saraf dengan banyak saraf lainnya . Mengapa?

3. Memungkinkan adanya hubungan antara sistem hormonal dan sistem saraf

Walaupun demikian, perambatan sinaptik kimiawi memperlambat perambatan impuls.

Neurotransmitter Jenis-jenis (ada banyak sekali!):

Asetilkolin

Paling banyak jumlahnya, berperan dalam neuron motorik, dan merangsang pembentukan sinapsis baru. Bersifat meningkatkan rangsangan dengan cara menurunkan potensial aksi pada sel penerima.

Noradrenalin

Merangsang kelenjar untuk melepaskan hormon/enzim

Serotonin

Mempercepat rangsangan, menimbulkan perasaan bahagia

Amfetamin

Bekerja secara sinergis dengan asetilkolin

Susunan Sistem Syaraf Pada Manusia

Gambar 1: Susunan Sistem Syaraf pada Manusia, terdiri atas 2 kelompok yaitu SSP dan SST

Otak

Sumsum tulang belakang

Syaraf Kranial

Syaraf Spinal

Sistem Syaraf Pusat (SSP)

Sistem Syaraf Tepi (SST)

Merupakan pusat koordinasi utama dalam sistem syaraf.

SSP terdiri atas dua bagian, yaitu Otak dan Sumsum tulang belakang

Sistem Syaraf Pusat (SSP)

Otak / Encephalon• Otak manusia merupakan organ sistem

syaraf terpenting. • Memiliki berat sekitar 1,35 – 1, 5 Kg, volume kurang lebih sekitar 2000 cc• Otak dilindungi oleh tulang tengkorak kepala

dan tulang tengkorak muka• Disamping itu, suatu jaringan dibawah

tengkorak yang disebut selaput meninges

juga memberikan perlindungan ekstra bagi

keamanan otak dari gangguan.Gambar 2 : Otak manusia

Anatomi Otak◦ Terdiri dari 2 belahan, yaitu belahan kiri dan belahan kanan.◦ Masing - masing belahan, terdiri atas 2 substansi pokok, yaitu substansi

kelabu (terdiri atas badan sel) dan substansi putih(tersiri atas akson dan denrit)

Substansi Kelabu(Kumpulan badan sel, dendrit dan akson tak bermielin)

Substansi Putih(Kumpulan akson bermielin)

Ventrikel (rongga berisi cairan serebrospinal)

Gambar 3 : Susunan anatomi otak yang disayat vertikal.

PERKEMBANGAN EMBRIONIK OTAK

Wilayah anterior tali saraf dorsal berkembang dan berdiferensiasi secara ekstensif selama perkembangan embrionik

Otak Depan

Telencephalon

Otak Tengah

Otak Belakang

Diencephalon

Mesencephalon

Metencephalon

Myelencephalon

Cerebrum (Otak Besar)

Diencephalon (thalamus, hipothalamus, epithalamus)

Otak Tengah (merupakan bagan dari batang otak)

Pons (bagian dari batang otak) , cerebellum

Medulla oblongata (bagian dari batang otak)

Otak Tengah

Otak Belakang

Otak Depan

a. Embrio saat berumur 1 bulan

(b) Embrio saat berumur 5 minggu

(c) Otak manusia dewasa

MesencephalonMetencephalon

Myelencephalon

Syaraf Spinal

Diencephalon

Telencephalon

Cerebral

Diencephalon:

Hipothalamus

ThalamusKelenjar Pineal(bagian dari epithalamus)

Batang Otak:

Otak Tengah

Pons

Medullaoblongata

Cerebellum (Otak Kecil)Syaraf Spinal

STRUKTUR DAN AREA FUNGSIONAL SEREBRUM • Korteks serebral terbagi menjadi sisi kiri dan sisi kanan. Suatu serat pita tebal yang dikenal sebagai korpus kalosum menghubungkan sisi kiri dan kanan.

• Masing-masing sisi mempunyai empat lobus yang terpisah, dan para peneliti telah mengidentifikasi sejumlah daerah fungsional di dalam masing-masing lobus.

1. Otak Depan Terdiri atas otak besar (Cerebrum), talamus, hipotalamus, dan infundibulum.

Otak besar (Cerebrum) merupakan bagian otak yang paling besar.

Cerebrum terbagi menjadi 4 lobus yang masing-masing memiliki fungsi berbeda, yaitu : lobus frontal, lobus parietal, lobus oksipital, dan lobus temporal

Lob.Frontal

Lob.Temporal Lob.Oksipital

Lob.Parietal

Frontalassociationarea

Bicara

Bau

Mendengar

Auditoryassociationarea

Melihat

Visualassociationarea

Somatosensoryassociationarea

Membaca

Bicara

Rasa

Som

atos

enso

ry co

rtex

Mot

or co

rtex

Gambar 4 : Pembagian lobus pada Otak Besar (Cerebrum)

2. Otak Tengah

Terletak didepan otak kecil

Di dalam otak kecil terdapat kolikulus superior yang merupakan pusat pergerakan mata.

Selain itu juga terdapat kolikulus inferior berfungsi sebagai pusat pendengaran tertentu.

Rangsang dari telinga

Rangsang dari mata

Kolikulus superior

Kolikulus inferior

Gambar 5 : Bagian-bagian otak tengah

Otak Tengah

Otak Depan

3. Otak Belakang

Terdiri atas Otak kecil (Cerebellum), Medulla oblongata dan pons.

Otak kecil (Cerebrum) berfungsi mengatur pergerakan otot, keseimbangan kerja otot dan rangka, serta mengatur sikap dan posisi tubuh.

Medulla oblongata berfungsi untuk gerak tak sadar seperti bernafas, menelan, batuk, bersin dll. Juga bertanggung jawab mengatur kecepatan pernafasan, dan aktivitas jantung dan pembuluh darah.

Pons juga terlibat dalam proses-proses tubuh yang terjadi pada medulla oblongata. Pons

Medulla oblongata

Otak kecil

Otak Belakang

Gambar 6 : Pembagian Otak Belakang menjadi 3 bagian

Sumsum Tulang Belakang (Medulla Spinalis)

• Terdiri atas 2 lapis substansi, yaitu substansi putih dibagian luar dan substansi kelabu di dalam.

• Berfungsi membawa rangsangan dari seluruh tubuh menuju otak dan membawa respon dari otak ke efektor untuk menanggapi rangsang.

• Fungsi ini darat dilakukan karena medulla spinalis membentuk percabangan ke seluruh bagian tubuh, yang disebut sistem syaraf tepi.

Medulla spinalis

Substansi kelabu

Substansi putih

Gerak Refleks

Susunan Sistem Syaraf Tepi (SST)

PERANAN UTAMA KOMPONEN SIMPATIK DAN PARASIMPATIK

SISTEM SARAF OTONOM PADA

DIVISI MOTORIS DALAM MENGATUR FUNGSI

TUBUH BAGIAN INTERNAL

Beberapa jalur simpatik meliputi suatu sinapsis ganglia simpatik yang menonjol dekat dengan sumsum tulang belakang.

Sementara ganglia lain kurang menonjol, ganglia neuron parasimpatik terletak di dekat atau di dalam organ target.

Sebagian besar akson simpatik membebaskan neurotransmiter norepinefrin pada organ targetnya. Neuron parasimpatik membebaskan asetilkolin.

SISTEM LIMBIKBagian diensefalon (talamus dan hipotalamus) dan bagian dalam korteks serebral, yang meliputi amigdala dan hippokampus, menyusun pusat fungsional emosi dan memori manusia.

Misal sinyal dari hidung memasuki otak melalui kuncup penciuman, yaitu bagian dari sistem limbik.