Figure 2.5 Motor Neuron Vertebrata Neuron merupakan sel khusus, terdiri dari : Body atau soma, dendrites, axon, axon hillock, axon terminal, synaptic button Myelin bungkus lemak membungkus akson. Node of Ranvier: celah dalam myelin Node of Ranvier Figure 2.5 Motor Neuron  Vertebrata

Bab 2 Sel Syaraf dan Impuls Syaraf

OTAK Sistemnya sangat kompleks Fungsi dan Organisasi Otak 1. Doktrin Retikular : Otak merupakan struktur retikuler BUKAN syncithium 2. Doktrin Neuron : Neuron merupakan unit sistem syaraf fungsional Camilo Golgi ditemukan oleh Golgi pada 1870 (abad 19) Santiago Ramon Y Cajal

Neuron dan Glia Sel Sistem Syaraf Membran: memisahkan bagian luar dari dalam sel Nukleus: berisi kromosom Mitokhondrion: perlu untuk aktivitas metabolik Ribosome: tempat sintesa molekul protein baru Endoplasmik retikulum: jejaring tuba tipis mentransportasi protein yang sudah disintesa ke lokasi lainnya

Ion channels Gambar 2.3  Membran neuron kanal protein mengizinkan ion-ion tertentu melintasi membran

Gambar 2.2  Mikrograf elektron bagian dari neuron Nucleus, membran, dan struktur lainnya khaspada hampir sebagian besar binatang. Membran plasma merupakan perbatasan neuron

Struktur Neuron Dendrit: cabang serabut yang makin menyempit ketika membentang dari badan sel ke perifer: penerima informasi Dendritic spines: tonjolan pendek yang meningkatkan area permukaan yang disediakan untuk sinap Badan sel :berisi nukleus dan struktur lainnyayang ditemukan pada kebanyakan sel Axon: serabut tipis dengan diameter tetap , pada kebanyakan kasus lebih panjang dari dendrit; pengirim informasi Myelin:materi pelapis akson semacam pembungkus kabel; mempercepat komunikasi neuron Terminal Presinap : titik pada axon yang melepas zat kimiawi

Otak mempunyai 100 bilion neuron dan sekitar 100 triliun Koneksi diantara mereka Neuron dapat diklasifikasikan tergantung pada : 1. Jumlah prosesus 2. Fungsi : Unipolar Aferen (sensorik) Bipolar Eferen (motorik) Multipolar Interneuron.

Gambar 2.6 Neuron sensori vertebrata

Sinaps Synapse [SIN-aps] merupakan pertemuan antara ujung akson neuron pengirim dan dendrit atau sel badan neuron penerima. Ruang sempit antar sinaps disebut celah sinaps atau synaptic gap atau cleft.

Gambar 2. 8 Struktur sel dan akson Tergantung sudut pandang Gambar 2.8  Struktur sel dan akson Tergantung sudut pandang. Akson dari A ke B merupakan akson eferen dari A, dan akson aferen ke B .

Tidak semua makhluk mempunyai neuron dengan 3 fungsi sbb. Sistem satu tahapan (sensori-motor neuron): sea anemones (hydras)-bentuk seperti bunga namun makhluk hidup Sistem dua tahapan (neuron sensori dan motorik): ubur-ubur. Sistem tiga tahapan (sensori-interneuron-motor): dari moluska.

GLIA: Penyangga neuron, otak sebagian besar terbangun dariu sel glia Jmumlah sel glia 10 kali lebih banyak dari sel neuron Fungsi glia: 1. pendukung Struktur 2. pemberi nutrisi dan fungsi rumah tangga umum 3. membantu membentuk sawar otak ( blood-brain barrier) 4. membantu neuron migrasi selama masa perkembangannya 5. memroduksi insultain myelin agar hantaran dalam neuron lebih cepat . Oligodendrosit dalam otak (sistem syaraf pusat-ssp) Schwann cells dalam syaraf (sistem syaraf tepi- sst).

Macroglia: tiga jenis Oligodendrosit--memroduksi myelin dalam SSP Schawann cells-- memroduksi myelin dalam SST Astrosit--partisipasi dalam nutrisi dan sawar otak

Gambar 2.11 (a)  Bentuk beberapa sel glia Oligodendrosit menghasilkan selimut myelin dalam SSP. Setiap oligodendrosit membentuk suatu segmen untuk 30 - 50 akson. Schwann menghasilkan myelin dalam SST. Astrosit melepas zat kimiawi ulang alik antar neuron dan darah, serta diantara neuron-neuron seluruh wilayah . Mikroglia proliferasi dalam area otakyang rusak dan mengambil material beracunnya .

Sawar Otak (The Blood-Brain Barrier) Fungsi sawar otak? Mencegah benda berbahaya masuk kedalam otak seperti virus, bakteria, dan zat kimiawi berbahaya (Neuron tak dapat memerbanyak diri) . Cara kerja sawar otak? Sel endothelial merapat berhubungan, dan banyak molekul termasuk zat untuk melawan kanker atau Parkinson , tak dapat menembusnya untuk masuk ke otak . Apa yang dapat menembus hambatan sawar otak ? Transpor Pasif : tak butuh energi untuk lewat Molekul kecil uncharged- oksigen dan karbon dioksida Molekul yang larut dalam lemak dinding kapiler Transpor Aktif : butuh energi untuk menembusnya - Glukosa, asam amino , vitamin dan hormon

Gambar 2.13  Sawar Otak Kebanyakan molekul besar dan molekul teraliri batere listrik syaraf tak dapat melaluinya . Molekul kecil uncharged seperti O2 dan CO2 dapat melintasinya; seperti molekul lemak tertentu . Sistem transpor aktif memompa glukosa dan asam amino tertentu menembus membran .

Pemberian makan Neuron Vertebra Glucose-sumber energi otak utama Oxygen-dibutuhkan untuk memetabolisme glukosa Thiamine-penting untuk penggunaan glukosa

Impuls Syaraf The Resting Potential dari Neuron Resting potential: kesenjangan antara ion yang didistribusikan didalam dan diluar sel membuat kekuatan listrik (-70mV dalam sel dibanding diluar sel ) Pengukuran Resting Membrane Potential Microelectrodes Mengapa Resting Potential? Menyiapkan neuron merespon cepat rangsang/stimulus

Gambar 2.14  Metoda untuk mencatat aktivitas neuron Diagram perangkat dan contoh perekaman .

Neuron merupakan unit fungsional sistem syaraf . Neuron berkomunikasi dengan memberi sinyal elektrik pada neuron lainnya . Sinyal istrik ini disebut potensial aksi Potential aksi s diproduksi dengan cara gerakan ion masuk dan keluar ke dan dari neuron melalui selaput (membran) sel Ion dicharged oleh : Positive charges: kation Negative charges: anion

Impuls Syaraf Ipn menembus membran sel masuk dan keluar neuron dengan kekuatan energi potensial Dalam neuron, ion digerakan oleh dua kekuatan energi potensial : Concentration Gradients: perbedaan dalam distribusi berbagai ion antara dalam dan luar membran sel Electrical Gradient: perbedaan charges positif dan negatif melintasi membran

Membran sel merupakan dua lapisan lemak yang tidak mengizinkan ion melaluinya Namun, membran juga punya kanal protein yang memungkinkan ion melewatinya Kanal Protein sangat selektif

1. Concentration gradient Perbedaan konsentrasi membuat ion bergerak keluar-masuk membran sel: K+: KELUAR A- : KELUAR (ionnya besar, protein, RNA, DNA, dsb, tak dapat lewat ) Na+: MASUK Cl- : MASUK

2. Electrical gradient Model neuron:apa yang terjadi jika kanal K+ terbuka? Gerakan ion K+ sepanjang unsur KONSENTRASI membuat ELECTRICAL gradient. RESTING POTENTIAL: -70 mV (didalam negatif sebagai kebalikan yang di luar ).

Gambar 2.16  sodium (Na+) dan potassium (K+) membuat membran istirahat . Animation

The Action Potential Important Definitions Hyperpolarization: increasing the negative charge inside the neuron Depolarization: decreasing the negative charge inside the neuron Threshold of excitation: Level above which a stimulation produces a sudden depolarization of the membrane Action Potential: rapid depolarization and slight reversal of the usual polarization

Dasar Molekular Potensial Aksi Kanal Sodium terbuka ketika ambang terlampaui, masukl;ah sodium: depolarisasi ke +50 mv Kanal Potassium terbuka aksi potensial dihadapan memungkinkan potasium keluar dari sel : hyperpolarisasi ke -70mv.

Kejadian pada Na+? CONCENTRATION & ELECTRICAL GRADIENTS mendorong NA+ MASUK !! Jika kanal Na+ terbuka? Terjadi ACTION POTENTIAL ! Momentary reversal of potential: positif di dalam, negatif di luar Kanal Na+ tutup Kanal Na+ membuka Sebelah luar ++++++++++ - - - - - - - - - - - membran____________________________________________________ Sebelah dalam - - - - - - - - - - - ++++++++++++ Resting Potential Action potential (-70 mV di dalam) (+50 mV di dalam)

   Gambar 2.17 Ion Sodium melintas ketika puncak aksi potensial Ion potassium melintas kemudian pada arah berlawanan, mengembalikan membrane resting potential

Mengapa kanal ion membuka dan menutup ? sebagai GERBANG dari berbagai stimuli: -stimuli elektrik: perbedaan voltage: voltage gated. -stimuli kimiawi: transmitters kimiawi , (dalam sinap). -mekanikal: misal, pukulan pada lutut menghasilkan refleks gerak lutut

Potensial Aksi Hukum All-or-None Ukuran aksi potensial (120 mv) dan kecepatannya adalah kemandirian intensitas stimuli yang menginisiasinya Sama dengan pengapian senjata : ketika stimuli melampaui batas ambang , peluru terpanasi demikian rupa melesat kuat keluar

Potensial Aksi Peride Refraktori : pasca aksi potensial neuron menahan produksi aksi potensial lebih lanjut Dua Periode Refraktori 1. Absolute Refractory Period (1-2 msec) Gerbang sodium tertutup rapat Membran tidak dapat menghasilkan potensial aksi, meski distimulasi . -Limit maximum firing frequency: 1000/sec -Potensial aksi tak dapat dibalikkan arahnya 2. Relative Refractory Period Kekuatan stimulus lebih besar dari normal dapat menyebabkan potensial aksi .

KARAKTERISTIK POTENSIAL AKSI -Kanal Na+ dan K+ dalam akson merupakan gerbang voltage . -Potensial aksi dipicu oleh pwerubahan positif dalam potensial membrane -Potensial ambang 10 mV (from -70 mV to -60 mV) -Besarnya potensial aksi: 120 mV: dari -70 mV sampai + 50 mV (all or nothing) -Potensial aksi dipicu dalam akson hillock. Tak ada potensial aksi pada soma atau dendrit (data baru mengatakan sebaliknya)

Kejadian ionisasi pertama dalam pembangkitan aksi potensial adalah pembukaan kanal Na+ Durasi Potensial aksi : kira-kira 1 msec Potensial aksi berakhir karena -Pintu gerbang masuk Na+ tutup, -Gerbang masuk ion K+ buka: aliran keluar ion K+, akumulasi + charges diluar, membawa potensi masuk kembali ke -70 mV. -Aliran masuk Cl- ditarik oleh + charges didalam (gerbang untuk Cl- selalu terbuka).

Propagasi Potensial Aksi Axon Hillock-tempat aksi potensial bermula Terminal Buttons-titik akhir aksi potensial aksi potensial mengalir menuju terminal dan tidak berbalik arah karena area tempat potensial aksi berasal masih masa refraktori

Propagasi Potensial Aksi Properti membran pasif Propagasi potensial aksi dimediasi oleh gerbang kanal mediated voltage Sebuah potensial pada satu tempat memicu tempat disebelahnya (domino effect) Homologi dengan pembakaran, api membakar sumbu. Gerbang kanal dipanasi . Api , seperti aksi potensial, tak dapat berbalik

Bungkus myelin dan Konduksi Saltatori Kecepatan konduksi Bungkus myelin dan Konduksi Saltatori Saltatory conduction. Dengan mengisolasi sebuah segmen akson, myelin mendorong potensial aksi melompat dari satu nodus Ranvier ke nodus Ranvier lainnya . Kanal Na+ terakumulasi dalam nodus Ranvier Pada akson bermyelin besar, konduksi dapat sebesar 100 m/sec, atau 220 miles per jam. Kecepatan propagasi lebih lambat pada serabut kecil tidak bermyelin . Myelosclerosis, multiple sclerosis: melambat atau menghambat konduksi

Gambar 2.20  Saltatory conduction dalam akson bermyelin Sebuah potensial aksi pada nodusmemicu aliransaat ini kearah nodus selanjutnya ,dimana membran regerasi potensial aksi

Efek potensial aksi pada konsentrasi ion didalam sel sangat kecil Ada pompa Na+-K+ yang mengusir Na+ keluar dan membawa ion K+ kedalam mempertahankan konsentrasi agar stabil. Pompa ini membutuhkan energi untuk metabolismenya (ATP). Sesudah memblok pompa Na+-K+ (dengan DNP, dinitrophenol), akan terjadi ratusan potensial aksi

Mekanisme aksi anestesi lokal dan umum& venoms: Anestesi Lokal (Novocain, xylocaine) menyerang kanal Na+ , mencegah aliran masuk Na+ Anestesi umum (ether, chloroform) Membuka kanal K+ : menghentikan potential Scorpion Venom: Menjaga kanal Na+ terbuka dan kanal K+ tertutup Tetrodotoxin (TTX, dari ikan puffer ) memblok kanal Na+ Cyanide memblok ATP-dependen pompa Na+-K+