BIOLISTRIK Kelistrikan dan Kemagnetan di Dalam Tubuh Manusia (Sel-Sel Syaraf dan Sel Otot Jantung) Oleh: Ali Warsito,S.Si.M.Si alifis@corner - alifis.wordpress.com alifis@corner - alifis.wordpress.com

Intro…. Manusia tidak bisa melihat, merasa, mencium atau menyadari keberadaan listrik dengan inderanya, baik untuk muatan maupun untuk medan listriknya. Baru pada akhir abad 18 hal-hal mengenai listrik diteliti. alifis@corner - alifis.wordpress.com

Listrik statis Yunani Kuno : Batu amber digosok dapat menarik benda kecil seperti jerami atau bulu (kata listrik dari bahasa yunani, electron = amber) alifis@corner - alifis.wordpress.com

Elektrostatika alifis@corner - alifis.wordpress.com

Saraf katak – kontraksi otot 1786, periode hujan badai, Luigi Galvani: Menyentuh otot tungkai seekor katak dengan metal, teramati otot berkontraksi. Aliran listrik akibat badai merambat melalui saraf katak sehingga otot2nya berkontraksi. Impuls dalam sistem syaraf ion-ion yang mengalir sepanjang sel syaraf (mirip dengan aliran elektron dalam konduktor) alifis@corner - alifis.wordpress.com

Ilmuwan.. Gilbert Du Fay Millikan Gilbert, 1600, dokter istana Inggris  electric (membedakannya dgn gejala kemagnetan) Du Fay, 1700, tolak menolak - tarik menarik  resinous (-), vitreous (+) Franklin, ilmuwan USA membagi muatan listrik atas dua: positif dan negatif. Jika gelas dengan sutera digosokkan, maka gelas akan bermuatan positif dan sutera akan bermuatan negatif Millikan, 1869 – 1953, mencari harga muatan paling kecil, percobaan tetes minyak Millikan Muatan elektron e = 1,6 10-19 C Gilbert Du Fay Millikan alifis@corner - alifis.wordpress.com

Hukum Biolistrik 1. Hukum Ohm : “Perbedaan potensial antara ujung konduktor berbanding lurus dengan arus yang melewati, dan tahanan dari konduktor”. V = I.R, atau I =V/R atau R=V/I V=tegangan (volt), I=kuat arus(ampere), R=hambatan (ohm) 2. Hukum Joule : “Arus listrik yang melewati konduktor dengan beda potensial V, dalam waktu tertentu akan menimbulkan kalor”. Q=W=P.t =VI.t Q=energi panas(joule), t=waktu(detik) alifis@corner - alifis.wordpress.com

Bagaimana Kelistrikan & Kemagnetan di bidang Medis ??  bagaimana wujud listrik dalam tubuh?  berupa cairan / elemen kering seperti baterei? Dimana tempatnya? ada di: 1. Sel Syaraf & Neuron 2. Otot Jantung alifis@corner - alifis.wordpress.com

Sel Syaraf & Neuron Sistem Saraf : (1) Sistem saraf Pusat : otak, medulla spinalis & saraf perifer. Saraf perifer  serat saraf yg mengirim informasi sensoris ke otak/medulla spinalis. (disebut saraf afferent) Saraf Efferent : serat saraf menghantarkan informasi dari otak/medulla spinalis ke otot dan kelenjar alifis@corner - alifis.wordpress.com

--------------------------------------------------------------- (2) Sistem syaraf Otonom : Serat saraf ini mengatur aktivitas alat-alat dalam (visceral) yang dalam keadaan normal di luar kesadaran dan control volunter,misalnya jantung & sirkulasi, usus/pencernaan,kelenjar-kelenjar, berkeringat dan ukuran pupil Sistem saraf otonom terdiri dari system saraf simpatis dan parasimpatis --------------------------------------------------------------- Fungsi: menerima, interpretasi dan menghantarkan aliran listrik. alifis@corner - alifis.wordpress.com

Diagram struktur sel saraf inti myelin akson Terminal cabang Dari akson dendrit Sel saraf tubuh alifis@corner - alifis.wordpress.com

alifis@corner - alifis.wordpress.com

Sel Saraf istirahat Setiap sel saraf menghasilkan sedikit ion negatif tepat di dalam sel dan ion positif tepat diluar membran sel Di dalam sel terdapat ion Na+, K+, Cl- dan protein Sel saraf menggunakan difusi pasif dan transportasi aktif untuk mempertahankan distribusi ion melalui membran sel. V luar=0 mV Vdalam=-70 mV alifis@corner - alifis.wordpress.com

dalam sel lebih negatif drpd di luar sel Membran sel istirahat (tidak ada impuls listrik), konsentrasi ion Na+ di luar sel > di dalam sel dalam sel lebih negatif drpd di luar sel Potensial Didalam sel +70 mV, diluar sel 0 mV, beda potensial=-70 mV Konsentrasi ion pada sel istirahat Ion Di dalam (mmol/L) Di luar (mmol/L) Na+ K+ Cl- Lainnya 15 150 9 156 145 5 120 30 alifis@corner - alifis.wordpress.com

Rangsangan sel saraf Potensial sel saraf istirahat dapat diganggu oleh: Rangsangan Listrik Kimia Fisis/mekanik Jika ada impuls  butir2 membran akan berubah dan ion2 Na+ akan masuk dari luar sel ke dalam sel. Sehingga: didalam sel akan menjadi kurang negatif ( lebih positif) drpd di luar sel, dan potensial membran meningkat. Keadaan ini disebut DEPOLARISASI. alifis@corner - alifis.wordpress.com

Aliran Na+ perubahan potensial listrik menjadi +40mV Gangguan ini sedikit mempengaruhi potensial membran, dan cepat kembali pada nilai istirahatnya= -70 mV. Rangsangan kuat  depolarisasi dari -90mV menjadi -50 mV ( potensial ambang), maka perubahan potensial menjadi terbuka. Ion-ion Na+ mengalir masuk sel dalam waktu cepat dan jumlah banyak, sehingga menimbulkan arus listrik : I=dq/dt Aliran Na+ perubahan potensial listrik menjadi +40mV +50 -50 depolarisasi Potensial aksi repolarisasi Potensial ambang Potensial istirahat 1 ms alifis@corner - alifis.wordpress.com

Untuk mengukur potensial listrik : Setelah depolarisasi, saluran Na+ tertutup selama 1 ms sampai membran tidak dapat dirangsang lagi. Perubahan transien pada potensial listrik diantara membran disebut potensial aksi. Setelah mencapai puncak mekanisme pengangkutan di dalam sel membran dengan cepat mengembalikan ion Na+ ke luar sel  potensial membran istirahat Untuk mengukur potensial listrik : - EKG (elektro kardiografi)  jantung - EEG (elektro ensevalo grafi)  otak - EMG (elektromiografi)  otot, dll alifis@corner - alifis.wordpress.com

EKG EEG alifis@corner - alifis.wordpress.com

Aktifitas Kelistrikan otot jantung Sel membran otot jantung (miokardium) berbeda dengan saraf dan otot bergaris. Saraf dan otot bergaris memerlukan rangsangan supaya ion Na+ masuk ke dalam sel  depolarisasi Sel otot jantung, ion Na+ mudah bocor (tidak memerlukan rangsangan dari luar), setelah repolarisasi komplit, ion Na+ akan masuk lagi ke dalam sel depolarisasi spontan Menghasilkan gelombang depolarisasi untuk seluruh otot miokardium Depolarisasi sel membran otot jantung oleh perambatan potensial aksi menghasilkan kontraksi otot  denyut jantung alifis@corner - alifis.wordpress.com

Anatomi Jantung  Jantung terdiri dari 4 bagian yaitu atrium (dextra & sinistra) & ventrikel (dextra & sinistra). Jantung mempunyai aktifitas listrik meliputi: Sino Atrio Nodus, Atrio Ventrikuler Nodus, Berkas His dan Serabut Purkinje, inilah point penting dalam pembacaan EKG. alifis@corner - alifis.wordpress.com

Setelah repolarisasi, miokardium relaksasi SA node mengalami gelombang depolarisasi ke atrium kiri dari atrium kanan dalam 70 sekon  terjadi kontraksi atrium Gelombang depolarisasi berlanjut ke AV node  AV node mengalami depolarisasi Gelombang dari AV node melalui bundle of his (BH)dan diteruskan ke bundle branch (BB)  BB mengalami depolarisasi Diteruskan ke jaringan purkinye  endokardium  berakhir di epikardium  terjadi kontraksi otot jantung Setelah repolarisasi, miokardium relaksasi Repolarisasi: epi  endo Depolarisasi: endo  epi alifis@corner - alifis.wordpress.com

Sinyal Listrik jantung P : gelombang yang timbul karena depolarisasi atrium. Q : defleksi negatif pertama sesudah gelombang P dan yang mendahului defleksi R, dibangkitkan oleh depolarisasi permulaan ventrikel.  R : defleksi positif pertama sesuadah gelombang P dan yang ditimbulkan oleh depolarisasi utama ventrikel. S : defleksi negatif sesudah defleksi R. T : gelombang yang timbul oleh repolarisasi ventrikel. alifis@corner - alifis.wordpress.com

Gelombang depolarisasi otot jantung alifis@corner - alifis.wordpress.com