fisiologi sistem saraf dan otot

LOGO

Fisiologi Sistem Saraf dan OtotDr. dr. Imran, SpS, M.Kes

Brain

Dr.dr.Imran,SpS,M.Kes 2

3

Pendahuluan

Otot MataOtot Mata

Otot Pengunyah

Otot Wajah

Otot Mata

Otot Lidah

Otot Bahu & Leher

Traktus Kortiko-spinalis Lateralis

Traktus Kortiko-spinalis Anterior

Otot Kerongkongan

Somatic Motoric

dr. Imran, SpS, M.Kes 5

Sensory

Homonkulus MotorikKorteks Motorik Primer

Homonkulus SensorikKorteks Somatosensorik Primer

dr. Imran, SpS, M.Kes 7

Sistem Saraf

Susunan Saraf Pusat (SSP) manusia mengandung + 100 miliar neuron

Neuron Unit terkecil sistem saraf Neuron menghantarkan impuls listrik

Sel Neuron

dr. Imran, SpS, M.Kes 8

Morfologi Sel Neuron

Badan Sel (Korpus) Badan Nissl Nukleus

Dendrit Tonjolan dendrit Menerima rangsangan

Akson segmen awal akson (Akson Hilok) membentuk serat yang panjang berfungsi menghantarkan impuls saraf bermielin / tidak bermielin terdapat Nodus Renvier Ujung akson terminal button (telodendria

akson) menyimpan transmitter sinaps Ujung akson membentuk Sinaptic knob

(tonjolan sinaps)

dr. Imran, SpS, M.Kes 9

Morfologi Sel Neuron

dr. Imran, SpS, M.Kes 10

Ukuran Saraf

dr. Imran, SpS, M.Kes 11

Jenis-jenis serat saraf

Tipe Serat Fungsi Diameter (m)

Kecepatan Hantar (m/dt)

Durasi potensial aksi (spike)

(mdt)

Masa Refrakter Absolut

(mdt)

A Proprioseptif, motorik somatik 12-20 70-120

0.4 – 0.5 0.4 – 1

Raba, tekan 5-12 30-70

Motorik ke kumparan otot 3-6 15-30

Nyeri, dingin, raba 2-5 12-30

B Otonom preganglionik < 3 3-15 1.2 1.2

C Radiks posterior

Nyeri, suhu, beberapa meka-noreseptif, respon refleks 0.4-1.2 0.5-2 2 2

Simpatis Simpatis postganglionik 0.3-1.3 0.7-2.3 2 2

Serat A dan B bermielin, serat C tidak bermielin

dr. Imran, SpS, M.Kes 12

Penggolongan Numerik Saraf Sensorik

No Asal Jenis Saraf

Ia Kumparan otot (Muscle spindle)Akhiran anulospinal (Annulospinal-ending)

A

Ib Alat tendon Golgi A

II Kumparan otot, akhiran flower spray, raba, tekan

A

III Reseptor nyeri dan reseptor dingin, beberapa reseptor raba

A

IV Reseptor nyeri, suhu dan reseptor lain

Akar belakang C

dr. Imran, SpS, M.Kes 13

Fenomena Listrik Saraf

Jaringan saraf merupakan konduktor pasif Kecepatan hantar saraf diukur dalam mdet (milidetik) Perubahan potensial listrik diukur dalam mV (milivolt) Alat ukur listrik saraf Osiloskop Sinar Katoda (OSK)

Istilah dalam pembahasan listrik saraf Potensial membran istirahat Masa laten Potensial aksi Polarisasi, depolarisasi, repolarisasi,

hiperpolarisasi Hukum tuntas atau gagal (all or none) Masa refrakter Potensial elektrotonik respon setempat &

ambang letup Hantaran melompat (Saltatory conduction) Potensial aksi bifasik

dr. Imran, SpS, M.Kes 14

Osiloskop Sinar Katoda

dr. Imran, SpS, M.Kes 15

Potensial Aksi

dr. Imran, SpS, M.Kes 16

Dasar Ionik Potensial pada Sel Saraf

Dalam keadaan istirahat (Potensial membran istirahat, Polarisasi): Ion Na+ dipompa keluar sel oleh

pompa Na+ dan Ion K+ dipompa ke dalam sel oleh pompa K+

Ion Cl- relatif permeabel Anion banyak terdapat di dalam sel

(tidak bisa berdifusi) Di dalam sel Elektronegatif Di luar sel Elektropositif

dr. Imran, SpS, M.Kes 17

Dasar Ionik Potensial pada Sel Saraf Bila ada rangsangan (Potensial aksi, Depolarisasi):

Gerbang ion Na+ terbuka (aktifasi) sehingga ion Na+ bergerak masuk ke dalam sel, dan K+ keluar sel

Di dalam sel Elektropositif Di luar sel Elektronegatif Bila potensial melampaui 7 mV, gerbang Na+

terbuka luas sehingga ion Na+ menyerbu masuk ke dalam sel dan lebih cepat bila telah tercapai titik letup (firing level).

Setelah penambahan voltase intrasel mencapai +60 mV gerbang Na+ akan menutup (inaktifasi)

Ion Na+ dipompa kembali keluar sel Peristiwa ini terjadi hanya dalam beberapa mdt

dr. Imran, SpS, M.Kes 18

Dasar Ionik Potensial pada Sel Saraf

Kembali ke keadaan istirahat (Potensial membran istirahat, Polarisasi: Ion Na+ dipompa kembali keluar sel

dan ion Ion K+ dipompa kembali ke dalam sel

dr. Imran, SpS, M.Kes 19

Polarisasi, Depolarisasi dan Repolarisasi

+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - -

+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - -

Inside

Outside

Outside

Inside

Inside

Outside

Polarisasi

Repolarisasi

Depolarisasi

dr. Imran, SpS, M.Kes 20

Saluran Ion Pada Membran Sel Saraf

dr. Imran, SpS, M.Kes 21

Potensial Membran Istirahat

Di dalam sel saraf lebih elektronegatif

Di dalam sel saraf lebih elektropositif

Beda potensial kira-kira -70mV

dr. Imran, SpS, M.Kes 22

Potensial aksi

Bila akson dirangsang adekuat akan terjadi rambatan impuls berupa serangkaian perubahan potensial yang khas dikenal sebagai Potensial Aksi.

Bila rangsangan tidak adekuat akan terjadi penyimpangan (defleksi) yang singkat dan tidak teratur Artefak rangsang, yang disusul oleh suatu interval isopotensial (Masa laten)

Hukum Tuntas atau Gagal (All or None)

dr. Imran, SpS, M.Kes 23

Potensial aksi

Manifestasi awal terjadinya potensial aksi adalah timbul depolarisasi membran.

Setelah depolarisasi mencapai 15 mV, depolarisasi akan berlangsung cepat disebut Ambang Letup (Firing Level).Ketika potensial mencapai +35 mV, potensial akan berbalik dengan cepat (spike potential) ke potensial mem-bran istirahat disebut repolarisasi. Ketika repolarisasi mencapai 70% terjadi perlambatan disebut depolarisasi ikutanKemudian potensial melampaui potensial membran istirahat membentuk hiperpolarisasi ikutan.

dr. Imran, SpS, M.Kes 24

Berbagai Perubahan Kepekaan pada saat Potensial Elektronik & Potensial Aksi

Efek hiperpolarisasi akibat respons anelektronik meningkatkan ambang (saraf kurang peka)

Efek depolarisasi akibat potensial katelektronik menurunkan ambang (saraf peka)

Selama terjadi respon lokal ambang rangsang menurun.

Selama depolarisasi dan repolarisasi neuron berada dalam keadaan refrakter (tidak mudah dirangsang) Masa Refrakter

a. Masa Refrakter Absolut b. Masa Refrakter Relatif

dr. Imran, SpS, M.Kes 25

Hantaran Orthodromik dan Antidromik

Akson dapat menghantarkan impuls 2 arah Bila potensial aksi tercetus di tengah serabut

saraf (akson) impuls berjalan 2 arah: Hantaran menuju ujung sinaps atau ke reseptor

Hantaran Orthodromik Hantaran berlawanan Hantaran Antidromik

Hantaran OrthodromikHantaran Antidromik

dr. Imran, SpS, M.Kes 26

Saltatory Conduction

Penghantaran yang terjadi pada akson bermielin Saltatory ConductionHantaran melompat-lompat dari satu nodus Renvier ke nodus Renvier berikutnya.Akson bermielin menghan-tarkan impuls saraf 50x lebih cepat dibanding saraf tidak bermielin.

dr. Imran, SpS, M.Kes 27

Energi dan Metabolisme Saraf

Kebutuhan energi saraf terbesar (70%) adalah untuk mempertahankan polarisasi membran melalui kerja Na+-K+ ATPase pada pompa ion.

Pada kegiatan maksimal metabolisme saraf meningkat 2x lipat, metabolisme otot meningkat 100x lipat.

dr. Imran, SpS, M.Kes 28

Sifat-sifat Berkas Saraf

Di saraf tepi kumpulan akson terbungkus oleh epineurium. Perubahan potensial yang direkam secara ekstraseluler merupakan

hasil penjumlahan aljabar potensial aksi yang bersifat tuntas atau gagal dari banyak akson.

Di dalam berkas saraf potensial aksi yang timbul lebih dari satu disebut Potensial Aksi Gabungan

Pemberian rangsangan di bawah ambang tidak timbul potensial aksi

Pemberian rangsangan di batas ambang akson dengan ambang yang rendah akan terangsang

Pemberian rangsangan yang cukup kuat (maksimal) semua akson terangsang

Pemberian rangsangan yang sangat kuat (supramaksimal) tidak menghasilkan perubahan lebih lanjut besarnya potensial aksi

dr. Imran, SpS, M.Kes 29

Neurotrofin

Protein yang diperlukan untuk kehidupan dan pertumbuhan sel saraf

Dihasilkan oleh: Otot Struktur yang dipersarafi oleh saraf tersebut Sebagian oleh astrosit

Protein ini terikat pada reseptor yang terdapat di ujung neuron Melalui proses internalisasi, protein-protein tsb diangkut secara

retrograd ke badan sel saraf. Neurotropin lain dihasilkan oleh neuron dan diangkut secara

anterograd ke ujung saraf untuk mempertahankan integritas ujung saraf.

dr. Imran, SpS, M.Kes 30

Neurotrofin

Neurotrofin ReseptorFaktor pertumbuhan saraf (NGF)Faktor neurotrofik brain-derived (BDNF)Neurotrofin 3 (NT-3)Neurotrofin 4/5 (NT-4/5)

Trk ATrk BTrk C, sedikit di Trk A, Trk BTrk B

dr. Imran, SpS, M.Kes 31

Faktor lain yang mempengaruhi pertumbuhan Neuron

Neurotrofik siliar (CNTF) Faktor neurotrofik turunan lapisan sel glia (Glial cel-derived

neurotrophic factor/GDNF) Faktor penghambat leukemia (Leukemia inhibitory factor/LIF) Faktor pertumbuhan yang menyerupai insulin (Insulin-like growth

factor I/ IGF-I) Transforming growth factor (TGF) Faktor pertumbuhan fibroblast (Fibroblast growth factor/ FGF) Plateled Derived Growth Factor (PDGF)

Pengaturan pertumbuhan sel saraf ternyata merupakan suatu proses yang rumit.

dr. Imran, SpS, M.Kes 32

Glia

Disamping neuron di dalam sistem saraf juga mengandung sel glia (neuroglia)

Jumlahnya sangat banyak (10-50x jumlah neuron) Yang termasuk sel glia:

Sel Schwann Mikroglia Oligodendrogliosit Astrosit (fibrosa & protoplasmik)

Fungsi: Tidak berfungsi menghantarkan impuls saraf Menghasilkan zat-zat yang merangsang sel saraf Membantu mempertahankan konsentrasi ion &

neurotransmitter Membantu memperbaiki neuron yang rusak Membentuk tigh junction pada sawar darah-otak

Sel NeuronSel Glia

Potongan ganglion

dr. Imran, SpS, M.Kes 33

Sel Glia di Otak

Sinaps

Tempat terjadi transmisi impuls saraf: Sel saraf sel saraf Sel saraf otot (Neuromuscular

junction)

Hubungan ini (sinaps) bisa terjadi di: Nukleus (di dalam otak) Kornua medulla spinalis Ganglion Otot (sarkoplasma)

Sinaps

Sinaps Saraf-Saraf

Sinaps Saraf-Otot (Neuromuscular junction)

Sinaps (Sel Saraf Sel Saraf )

Komponen sinaps Neuron pre-sinaps

• Vesikel (neurotransmitter) Celah sinaps (20-40nm) Neuron post-sinaps

• ReseptorJenis sinaps

Aksodendritik Aksoaksonik Aksosomatik

Neurotransmitter

Merupakan zat yang berperan sebagai fasilitator impuls di sinaps

Macam-macam Neurotransmitter: Asetilkolin Amina (mis: dopamin, norepinefrin,epinefrin, serotonin, histamin) Asam amino eksitasi (mis: glutamat,aspartat) Asam amino inhibisi (mis: GABA & glisin) Polipeptida (mis: senyawa P, vasopresin, oksitosin, CRH, TRH,

GRH,somatostatin, GnRH,endotelin, enkefalin, -endorfin, endomorfin, dinorfin, kolesistokinin, VIP, neurotensin, GRP, gastrin, glukagon, moti-lin, sekretin, peptida , neuropeptida Y, aktivin, inhibin, angiotensin II, amida FMRF, galanin, ANP, BNP)

Purin (mis: adenosin, ATP) Gas (mis: NO, CO) Lipid (mis: anandamid)

www.themegallery.com

Refleks Regang Otot

Bila otot rangka diregangkan timbul kontraksi otot (refleks regang)

Reseptornya terdapat di muscle spindle (kumparan otot)

Impuls regang seraf saraf aferen SSP (bersinaps, neurotransmitter glutamat neuron motorik kontraksi otot(membentuk lengkung refleks)

Contoh : refleks patella refleks tendo akhiles refleks masseter

dr. Imran, SpS, M.Kes 39

Sinaps (Sel Saraf Otot)

dr. Imran, SpS, M.Kes 40

dr. Imran, SpS, M.Kes 41

Miofilamen

Susunan filamen-filamen tipis (aktin) dan tebal (miosin)Hubungan aktin dan miosin membentuk garis M Pergeseran aktin pada miosin sela-ma kontraksi menyebabkan garis Z bergerak saling mendekat.

Filamen tipis

dr. Imran, SpS, M.Kes 42

Sistem Sarkotubuler

Fibril-fibril otot dikelilingi oleh struktur:1. Sistem Sarkotubuler (Sistem

T), berbentuk tubulus dan 2. Retikulum Sarkoplasmik

Bagian ujung dari Retikulum sarkoplasmik ber-bentuk agak melebar disebut Sisterna ter-minal

Sistem T berfungsi untuk meng-hantarkan potensial aksi dengan kecepatan tinggi dari membran sel ke seluruh fibril otot.

dr. Imran, SpS, M.Kes 43

Tahapan Kontraksi Otot1. Impuls neuron motorik2. Pelepasan neurotransmitter (asetilkholin) ke end-plate motorik3. Pengikatan asetilkholin oleh reseptor asetilkholin nikotinik4. Peningkatan konduktans Na+ dan K+ di membran end-plate5. Tercetus potensial aksi di serat-serat otot6. Penyebaran depolarisasi ke dalam tubulus T7. Pelepasan Ca2+ dari sisterna terminal retikulum sarkoplasmik dan difusi Ca2+

ke filamen tebal dan filamen tipis8. Pengikatan Ca2+ oleh troponin C membuka tempat pengikatan miosin di

molekul aktin9. Pembentukan ikatan silang (cross linkage) antara aktin dan miosin dan

pergeseran filamen tipis pada filamen tebal, menyebabkan pemendekan (kontraksi otot)

dr. Imran, SpS, M.Kes 44

Kontraksi Otot

Proses pemicuan kontraksi otot oleh depolarisasi disebut Proses Eksitasi-kontraksi.Potensial aksi dihantarkan ke dalam serat otot oleh sistem TImpuls ini memicu pelepasan Ca+ dari sisterna terminal yang akan diikat oleh troponin C sehingga terjadi kontraksi otot.

Pada saat kontraksi otot: Terjadi pergeseran kepala

miosin berikatan dengan aktin dengan adanya ATP

Jarak antara garis Z mendekat Daerah H

menyempit/menghilang

dr. Imran, SpS, M.Kes 45

Kontraksi Otot

dr. Imran, SpS, M.Kes 46