Anatomi dan Fisiologi Neuron

Image via Wikipedia

Image via Wikipedia

 Neuron

Anatomi dan Fisiologi

Sel saraf atau neuron berfungsi untuk menerima, meneruskan, dan memproses stimulus; memicu aktivitas sel tertentu; dan pelepasan neurotransmiter dan molekul informasi lainnya. Sel saraf menerima sensasi atau stimulus melalui reseptor, yang terletak di tubuh baik eksternal (reseptor somatik) maupun internal (reseptor viseral). Reseptor mengubah stimulus menjadi impuls listrik yang menjalar di sepanjang saraf sampai ke otakdan medulla spinalis yang kemudian akan mengintepretasi dan mengintegrasi stimulus, sehingga respons terhadap informasi bisa terjadi. Impuls dari otak dan medula spinalis memperoleh respons yang sesuai dari otot dan kelenjar tubuh, yang disebut efektor.

Kebanyakan neuron terdiri atas 3 bagian yaitu:

1.          Dendrit

Merupakan cabang panjang yang dikhususkan menerima stimulus dari lingkungan sel-sel epitel sensorik atau dari neuron lain. Dendrit umumnya pendek dan bercabang-cabang mirip pohon. Dendrit menerima banyak sinaps dan merupakan tempat penerimaan sinyal dan pemrosesan utama neuron. Kebanyakan sel saraf memiliki banyak dendrit yang sangat memperluas daerah penerimaan sel. Percabangan dendrit memungkinkan sebuah neuron untuk menerima dan mengintegrasi sejumlah besar akson terminal dari sel saraf lain. Diperkirakan bahwa sejumlah 200.000 akson terminal membentuk hubungan fungsional dengan dendrit sel purkinje di serebelum. Jumlah tersebut mungkin lebih besar lagi dari sel saraf lain.

Neuron bipolar, dengan hanya satu dendrit, tidak banyak dijumpai dan hanya terdapat pada tempat khusus.berbeda dari akson yang memiliki diameter tetap dari satu ujung ke ujung lain, dendrit makin mengecil setiap kali bercabang. Komposisi sitoplasma di basis dendrit, dekat dengan badan neuron, mirip dengan komposisi sitoplasma perikarion namun tak mengandung kompleks golgi. Kebanyakan sinaps yang berkontak dengan neuron terdapat di spina (ujung-ujung) dendrit, yang umumnya merupakan struktur berbentuk jamur (bagian kepala membesar, dihubungkan pada batang dendrit oleh bagian leher yang lebih sempit), spina berfungsi penting dan berjumlah banyak, yaitu sekitar 10¹⁴ untuk korteks serebri manusia.

Spina dendrit merupakan tempat pemrosesan pertama bagi sinyal sinaptik yang tiba di neuron. Peralatan pemrosesan terdapat dalam suatu kumpulan protein yang melekat pada permukaan sitosoldari membran pascasinaptik jauh sebelum fungsinya diketahui. Spina dendrit ikut serta dalam perubahan plastis yang mendasari proses adaptasi belajar dan mengingat. Spina-spina tersebut merupakan struktur dinamis dengan plastisitas morfologi berdasarkan protein aktin sitoskeleton yang berhubungan dengan perkembangan sinaps dan adaptasi fungsionalnya pa orang dewasa.

2.          Badan Sel (Perikarion)

Badan akson yang merupakan pusat trofik untuk keseluruhan sel saraf dan juga berfungsi menerima stimulus. Badan sel yang disebut juga perikarion adalah bagian neuron yang mengandung inti dan sitoplasma di sekelilingnya dan tidak mencakup cabang-cabang sel. Badan sel terutama merupakan pusat trofik, meskipun struktur ini juga dapat menerima impuls. Perikarion di kebanyakan neuron menerima sejumlah besar ujung saraf yang membawa stimulus eksitatorik atau inhibitorik yang datang dari sel saraf lain.

Kebanyakan sel saraf memiliki inti eukromatik bulat dan sangat besar dengan anak inti yang sangat nyata. Sel saraf binukleus terlihat dalam ganglia simpatis dan sensorik. Kromatin halus tersebar merata yang menggambarkan tingginya aktivitas sintesis di sel-sel ini.

Badan sel mengandung suatu retikulum endoplasma kasar yang berkembang sangat baik, berupa kelompok-kelompok sisterna paralel. Di dalam sitoplasma diantara sisterna terdapat banyak poliribosom yang memberi kesan bahwa sel-sel ini menyintesis protein struktural dan protein transpor. Bila dipulas dengan pewarnaan yang cocok, retikulum endoplasma kasar dan ribosom bebas tampak sebagai daerah bergranul basofilik di bawah mikroskop cahaya yang disebut badan nissl. Jumlah badan nissl bervariasi sesuai jenis neuron dan keadaan fungsionalnya.

Badan nissl sangat banyak dijumpai dalam sel saraf besar seperti neuron motorik. Kompleks golgi hanya terdapat dalam badan sel dan terdiri atas banyak deretan paralel sisterna licin yang tersusun disekitar tepi inti. Mitokondria banyak dijumpaikhususnya dalam akson terminal. Mitokondria tersebar dalam sitoplasma badan sel.

Neurofilamen (filamen intermediet berdiameter 10 nm) banyak dijumpai dalam perikarion dan cabang sel. Neurofilamen bergabung sebagai akibat darikerja bahan fiksasi tertentu. Bila diimpregnasi dengan perak, neurofilamen akan membentuk neurofibril, yang akan tampak dengan mikroskop cahaya. Neuron juga mengandung mikrotubulus yang identik dengan mikrotubulus yang terdapat pada banyak sel lain. Sel saraf kadang-kadang mengendung inklusi pigmen, seperti lipofuksin, yakni suatu residu materi yang tak tercerna oleh lisosom

3.                  Akson

Yang merupakan suatu cabang tunggal yang dikhususkan untuk menciptakan atau menghantarkan impuls saraf ke sel-sel lain (sel saraf, sel otot, dan sel kelenjar). Akson dapat juga menerima informasi dari neuron lain; informasi ini terutama memodifikasi transmisi potensial aksi ke neuron lain. Bagian distal dari akson umumnya bercabang dan membentuk ranting-ranting terminal. Setiap cabang ranting berakhir pada sel berikutnya berupa pelebaran yang berinteraksi dengan neuron atau sel selain neuron, dan membentuk struktur  yang disebut sinaps. Sinaps meneruskan informasi ke sel berikutnya dalam sirkuit.

Kebanyakan neuron hanya memiliki satu akson; ada sejumlah kcil yang tidak mempunyai akson sama sekali. Sebuah akson merupakan cabang silindris dengan panjang dan diameter yang bervariasi, sesuai jumlah neuronnya. Meskipun ada neuron dengan akson pendek, akson umumnya berukuran panjang. Misalnya akson sel motorik di medula spinalis yang mempersarafi otot kaki harus memiliki panjang sampai 100 cm (sekitar 40 inci). Semua akson berasal adri daerah berbentuk piramida pendek, yaitu muara akson, yang umumnya muncul dari perikarion. Membrn plasma di akson disebut aksolemma, isinya dikenal sebagai aksoplasma.

Pada neuron yang membentuk akson bermielin, bagian akson diantara muara akson dan titik awal mielinisasi disebut segmen inisial. Segmen ini merupakan tempat berkumpulnya berbagai stimulus yang merangsang dan menghambat pada neuron, yang dijumlahkan secara aljabar, dan menghasilkan keputusan untuk meneruskan atau tidak meneruskan suatu potensial aksi atau impuls saraf. Diketahui bahwa beberapa jenis kanal tersebut penting untuk mengadakan perubahan potensial listrik yang membentuk potensial aksi. Berbeda dengan dendrit, akson memiliki diameter yang tetap dan tidak bercabang banyak. Kadang-kadang segera setelah keluar dari badan sel, akson menghasilkan sebuah cabang yang kembali ke daerah badan sel saraf. Semua cabang akson dikenal sebagai cabang kolateral. Sitoplasma akson (aksoplasma) mengandung mitokondria, mikrotubulus neurofilamen dan sejumlah sisterna retikulum endoplasma halus. Tidak ada poliribosom dan retikulum endoplasma kasar memperjelas ketergantungan akson pada perikarion untuk mempertahankan diri. Jika akson dipotong, bagian perifernya akan berdegenerasi dan mati. Terdapat lalu lintas dua arah yang sibuk dari molekul besar dan kecil di sepanjang akson.

Makromolekul dan organel yang disintesis di dalam badan sel akan diangkut secara kontinu oleh suatu aliran anterograd disepanjang akson ke bagian terminalnya. Aliran anterograd berlangsung dengan 3 kecepatan yang berbeda. Aliran lambat (beberapa milimeter per hari) mengangkut protein dan mikrofilamen. Aliran dengan kecepatan sedang mengangkut mitokondria dan aliran cepat (100 kali lebih cepat) mengangkut zat yang ditampung dalam vesikel, yang diperlukan di akson terminal selama transmisi saraf berlangsung.

Bersamaan dengan aliran anterograd, aliran retrograd dalam arah berlawanan mengangkut sejumlah molekul ke badan sel, termasuk zat yang masuk melalui endositosis (meliputi virus dan toksin). Proses ini digunakan untuk mempelajari jalur-jalur neuron; peroksidase atau zat penanda yang lain disuntikkan ke daerah dengan akson terminalnya, dan penyebarannya diikuti dalam selang waktu tertentu.

Protein motorik yang terkait dengan aliran akson meliputi dinein, suatu protein dengan aktivitas ATPase yang terdapat dalam mikrotubulus (berhubungan dengan aliran retograd) dan kinesin, yakni suatu mikrotubulus yang teraktivasi-ATPase yang mempercepat aliran anterograd dalam akson ketika melekat pada vesikel.

Klasifikasi Neuron

Berdasarkan jumlah prosesusnya neuron diklasifikasikan menjadi:

1.          Neuron Unipolar

Neuron unipolar mempunyai satu tonjolan yang kemudian bercabang dua dekat dengan badan sel. Satu cabang menuju ke perifer sedangkan cabang yang lain berjalan menuju SSP.

Contoh: neuron sensorik saraf spinal

2.          Neuron Bipolar

Neuron bipolar mempunyai dua tonjolan satu akson dan satu dendrit, contohnya neuron bipolar antara lain adalah sel batang dan kerucut retina.

3.          Neuron Multipolar

Neuron multipolar mempunyai beberapa dendrit dan satu akson yang dapat bercabang-cabang banyak sekali. Kebanyakan neuron SSP merupakan neuron multipolar. Salah satu contoh sel jenis ini adalah neuron motorik yang berasal dari kornu ventral medula spinalis dengan aksonnya yang menjulur sampai ke otot rangka.

Berdasarkan struktur dan fungsinya, sel saraf dapat dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu sel saraf sensori, sel saraf motor, dan sel saraf intermediet (asosiasi).

a. Sel saraf sensorik

Fungsi sel saraf sensorik adalah menghantar impuls dari reseptor ke sistem saraf pusat, yaitu otak (ensefalon) dan sumsum belakang (medula spinalis). Ujung akson dari saraf sensori berhubungan dengan saraf asosiasi (intermediet).

b.  Sel saraf motorik

Fungsi sel saraf motor adalah mengirim impuls dari sistem saraf pusat ke otot atau kelenjar yang hasilnya berupa tanggapan tubuh terhadap rangsangan. Badan sel saraf motor berada di sistem saraf pusat. Dendritnya sangat pendek berhubungan dengan akson saraf asosiasi, sedangkan aksonnya dapat sangat panjang.

c. Sel saraf intermediet

Sel saraf intermediet disebut juga sel saraf asosiasi. Sel ini dapat ditemukan di dalam sistem saraf pusat dan berfungsi menghubungkan sel saraf motor dengan sel saraf sensori atau berhubungan dengan sel saraf lainnya yang ada di dalam sistem saraf pusat. Sel saraf intermediet menerima impuls dari reseptor sensori atau sel saraf asosiasi lainnya. Kelompok-kelompok serabut saraf, akson dan dendrit bergabung dalam satu selubung dan membentuk urat saraf. Sedangkan badan sel saraf berkumpul membentuk ganglion atau simpul saraf.

Sel Neuroglia

 Biasanya disebut glia, sel neuroglial adalah sel penunjang tarnbahan pada SSP yang berfungsi sebagai jaringan ikat. Tidak seperti neu­ron, sel glial dapat menjalani mitosis selama rentang kehidupannya dan bertanggung jawab atas terjadinya tumor sistem saraf (Gambar 9-3).

1.     Astrosit adalah sel berbentuk bintang yang memiliki sejumlah prosesus panjang, sebagian besar melekat pada dinding kapilar darah melalui pedikel atau "kaki vaskular."

a.    Sel ini memberikan penopang struktural dan mengatur transpor materi di an tara darah dan neuron.

b.    Kaki vaskular dipercaya berkontribusi terhadap barier darah-otak, atau tingkat kesulitan makromolekul tertentu pada plasma darah untuk masuk ke jaringan otak.

c.    Astrosit fibrosa terletak di substansi putih otak dan medulla spina­lis; astrosit protoplasma ditemukan pada substansi abu-abu.

2.     Oligodendroglia (oligodendrosit) menyerupai astrosit, tetapi badan selnya kecil dan jumlah prosesusnya lebih sedikit dan lebih pendek.

a.    Oligodendrosit dalam SSP analog dengan sel Schwann pada saraf perifer.

b.    Bagian ini membentuk lapisan mielin untuk melapisi akson dalam SSP.

           

3.     Mikroglia ditemukan dekat neuron dan pembuluh darah, dan dipercaya memi!iki peran fagositik. Sel glia berukuran kecil dan prosesusnya lebih

            sedikit dart jenis sel glial lain.                                                                                                            .

4.     Sel ependimal membentuk membran epitelial yang melapisi rongga serebral (otak) dan rongga medulla spinalis.

Reseptor Sensorik

Klasifikasi reseptor sebagai berikut :

1.      Berdasarkan tipe stimulus:

1.      Chemoreceptor : respon terhadap zat kimia

2.      Thermoreceptor : respon terhadap suhu (panas dan dingin)

3.      Nociceptor : reseptor rasa sakit, misalnya adanya respon terhadap trauma.

4.      Mechanoreceptor : respon terhadap perubahan posisi fisik.

5.      Photoreceptor : respon terhadap cahaya

2.      Berdasarkan asal stimulus :

1.      Interoceptor : deteksi stimulus pada bagian internal organ

2.      Proprioceptor : deteksi stimulus dari posisi dan pergerakan tubuh atau bagiannya.

3.      Exteroceptor : deteksi stimulus dari luar tubuh.

3.      Berdasarkan distribusi reseptor di tubuh :

1.      General (somesthetic) sense : yaitu reseptor yang t erdistribusi luas pada kulit, otot, tenson, joint capsule, dan viscera.

2.      Special sense : merupakan reseptor yang terbatas pada kepala dan bagian yang diinervasi oleh nervus cranialis. Yang termasuk spesial sense yaitu penglihatan, pendengaran, pengecapan, dan penghiduan.

Reseptor  pada kulit sendiri termasuk pada general sense, yang nantinya akan tersusun atas beberapa klasifikasi reseptor :

1.      Uncapsulated Nerve Endings

1.                  Free nerve endings :

Merupakan reseptor untuk panas, termasuk dingin. Serta memiliki peran nociceptor, yakni reseptor untuk nyeri. Jadi pada bagian ujung dendritnya tidak dimiliki asosiasi khusus dengan sel aksesori khusus atau jaringan. Biasanya dendritnya hanya tertanam dalam epithel dan jaringan ikat.

2.                  Tactile (merkel) disc :

Diskus merkel ditemukan pada kulit yang tidak berambut, misalnya pada ujung jari dan folkel rambut. Serabut saraf berjalan menuju dermis dan beakhir sebagai pelebarann berbentuk diskus yang terletak di dekat sel epithel berwarna gelap pada bagian atas dermis, yang disebut sel merkel. Kelompok diskus merkel pada kulit yang berambut disebut tactile domes, ditemukan pada epidermis di antara folikel-folikel rambut.. Diskus merkel ini merupakan reseptor raba yang beradaptasi lambat dan menghantarkan informasi mengenai derajat tekanan yang terjadi pada kulit, misalnya ketika seseorang memegang pena.

3.                  Hair receptor (peritricial endings)

Serabut saraf melingkar pada folikel di dalam selubung jaringan ikat luar di bawah glandula sebasea. Beberapa cabang mengelilingi folikel, sedangkan beberapa cabang lainnya paralel terhadap sumbu panjangnya. Penekukan rambut akan merangsang reseptor ini, yang termasuk mekanoreseptor dengan adaptasi cepat.reseptor tidak aktif apabila rambut ditekuk, namun akan terjadi inisiasi implussaraf bila rambut dilepaskan kembali.

2.                  Encapsuled Nerve Endings

1.                  Tactile (meissener) corpuscle :

 Reseptor ini tereletak pada papila dermis kulit, khususnya ditelapak tangan dan kaki. Corpusculum meissner juga banyak ditemukan pada kulit papila mamae dan genitalia externa. Corpusculum meissner diliputi oleh kapsul jaringan ikat yang bersambungan dengan endoneurium saraf yang masuk kedalamnya. Beberapa serabut saraf bermielin masuk ke ujung bagian dalam corpusculum, cabang-cabang yang bermielin dan tidak bermielin mengecil dan menyebar di antara sel scwan. Reseptor ini sangat peka terhadap rasa raba dan merupakan mekanoreseptor yang beradaptasi cepat. Reseptor ini memeungkinkan seseorang membedakan dua struktur berujung tajam yang diletakkan berdekatan pada kulit.

2.                  Krause end Bulbs :

Memiliki fungsi yang hampir sama dengna corpusculum meissner, akan tetapi terletak pada membran mukus lebih dalam pada kulit.

3.                  Pacini Corpuscle :

Merupakan reseptor yang berperan sebagai affektor untuk tekanan yang kuat, serta getaran. Pada bagian ujungnya terlihat adanya suatu modifikasi dari sel schwan, yang membentuk selubung.

4.                  Ruffini corpuscle :

 Terletak pada dermis, umumnya berperan terhadap sentuhan kuat, tekanan, serta getaran yang terus-menerus, dan juga pada pergerakan sendi.

 Sinaps

Sinaps berasal dari bahasa Yunani synapsis yang artinya penyatuan adalah tempat neuron-neuron saling berkontak atau antara neuron dan sel efektor lainnya (otot dan sel kelenjar). Sinaps sangat berperan pada penghantaran satu arah dari implus saraf. Hampir semua sinaps menghantarkan implus lewat pelepasan neurotransmitter pada terminal akson, berupa substansi kimiawi yang menginduksi perpindahan implus saraf ke neuron lainnya atau ke sebelah sel efektor. Sinaps dibentuk oleh suatu terminal akson (terminal prasinaps) yang menghantarkan implus, bagian lain tempat impuls baru dibentuk (terminal pascasinaps) dan suatu celah sempit intraseluler yang disebut celah sinaps (gambar).

Sinaps berdasarkan perhubungannya dapat dibedakan menjadi: sinaps aksosomatik, bila akson membentuk sinaps dengan sel tubuh; aksodendritik, bila akson membentuk sinaps dengan dendrite; aksoaksonik, bila akson membentuk sinaps dengan sesama akson (gambar).Sinaps terdiri atas dua jenis: Sinaps listrik dan sinaps kimiawi

Anatomi Fisiologi  Sinaps

Sinaps akan membentuk celah sinaps melalui kontak antara akson dari satu neuron dengan dendrit (akso-dendritik) atau perikarion (akso-somatik) dari neuron lain, kadang-kadang antar dendrit (dendro-dendritik) atau antar akson (akson-aksonik).

Ø  Pada ujung neuron presinaps terdapat knop kecil (knob sinaps) yang bentuknya menyerupai tombol bulat atau bujur telur.

Ø  Ujung presinaps ini dipisahkan dari membran sel neuron postsinaps oleh suatu celah sinaps  (synaptic cleft) yang mempunyai lebar 200-300 amstrong.

Ø  Ujung presinaps mempunyai 2 struktur interna , yang berfungsi untuk penerusan rangsang ( excitatory) atau penghambatan sinaps, yaitu :

1)        Kantong transmitter (synaptic vesicle) à mengandung bahan transmitter yang bila dilepaskan ke celah sinaps, dapat merangsang atau menghambat neuron postsinaps.

2)        Mitokondria à  menyediakan adenosin trifosfat, yang mensuplai energi untuk mensintesis bahan transmiter baru

Ø  Membran presinaps : membran sel yang menutupi ujung presinaps, mengandung banyak  sekali saluran kalsium (Ca) yang berpintu gerbang voltase (voltage-gated calsium channel)

Sinaps Listrik

Sinaps listrik memungkinkan potensial aksi merambat secara langsung dari sel presinaps ke sel pascasinaps. Sel-sel itu dihubungkan oleh persambungan longgar, yaitu saluran antar sel yang mengalirkan ion potensial aksi lokal agar mengalir antar neuron. Hal ini memungkinkan implus merambat dari satu neuron ke neuron lain tanpa penundaan dan tanpa kehilangan kekuatan sinyal. Senapsis listrik dalam SSP vertebrata menyelaraskan aktivitas neuron yang bertanggung jawab atas semua pergerakan yang cepat dan luas.

Sinaps Kimiawi

Pada sinaps kimiawi, sebuah ce;ah sempit, celah sinaptik (synaptic cleft), memisahkan sel prasinaptik dari sel pascasinaptik. Adanya celah tersebut menyebabkan sel-sel tidak dapat dikopel secara elektrik, dan potensial aksi yang terjadi pada sel prasinaptik tidak dapat dirambatkan secara langsung ke membran sel pascasinaptk. Karnanya, maka terjadilah suatu rangkaian kejadian yang mengubah sinyal listrik potensial aksi yang tiba di terminal sinaptik menjadi sinyak kimiawi yang mengalir melewati sinapsis, kemudian sinyal kimiawi tersebut diubah kembali menjadi sinyal listrik pada sel pascasinaptik.
Hampir semua sinaps merupakan sinaps kimiawi dan menghantarkan implus saraf melalui neurotransmitter. Sangat sedikit sinaps menghantarkan implus melalui hubungan celah (gap junction) yang melewati membrane pre- dan pasca sinaps, sinaps listrik, ion-ion melewati hubungan celah dengan bebas dan menghantarkan implus saraf secara langsung.
Sinaps memiliki struktur yang kaku, hal ini disebabkan karena membran plasma pada daerah pre- dan pasca sinaps diperkuat dan tmpak lebih tebal dari membrane yang berdekatan dengan sinaps. Pada beberapa keadaan membrane pre- dan pasca sinaps diikat oleh jembatan pada tempat sinaps. Terminal prasinaps selalu mengandung vesikel-vesikel sinaps dan banyak mitokondria. Mitokondria berfungsi menyediakan energi untuk aktivitas sinaps. Vesikel mengandung neurotransmitter.