• Home
  • Kedokteran
  • Buku Bahasa Indonesia Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 46-
19 Jun

Buku Bahasa Indonesia Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 46-

By Miswanto Kedokteran 0 Comments 10 Read Report This Article Print Share Whatsapp

ZAT KIMIA YANG BERFUNGSI SEBAGAI TRANSMITER SINAPTIK

Lebih dari 50 zat kimia telah terbukti atau diduga berfungsi sebagai transmiter sinaptik. Beberapa di antaranya tercantum dalam Tabel 46-1 dan 46-2, yang menyediakan dua kelompok transmiter sinaptik. Satu kelompok terdiri dari transmiter molekul kecil yang bekerja cepat. Kelompok lainnya terdiri dari sejumlah besar neuropeptida dengan ukuran molekul lebih besar, yang biasanya bekerja jauh lebih lambat. Beberapa molekul gas, seperti nitrogen monoksida (NO), hidrogen sulfida (H?S), dan karbon monoksida (CO), juga dapat berfungsi sebagai modulator transmiter, meskipun perannya sebagai neurotransmiter sejati masih belum jelas.

Transmiter molekul kecil yang bekerja cepat menyebabkan sebagian besar respons akut sistem saraf, seperti transmisi sinyal sensori ke otak dan sinyal motorik kembali ke otot. Sebaliknya, neuropeptida biasanya menyebabkan aksi yang lebih berkepanjangan, seperti perubahan jangka panjang pada jumlah reseptor neuronal, pembukaan atau penutupan jangka panjang saluran ion tertentu, dan kemungkinan bahkan perubahan jangka panjang pada jumlah sinaps atau ukuran sinaps.

Baca Juga: Download Robot Forex Trading Indikator Bozztrade

Transmiter Molekul Kecil yang Bekerja Cepat

Distributor pusat penjualan segala alat listrik tenaga surya. Toko online jual listrik tenaga matahari. Produsen Produk solar sel murah.www.tokosolarcell.net . daftar Paket harga penjualan listrik tenaga matahari

Dalam sebagian besar kasus, jenis transmiter molekul kecil disintesis di sitosol terminal presinaptik dan diambil melalui transport aktif ke dalam banyak vesikel transmiter di terminal tersebut. Kemudian, setiap kali potensial aksi mencapai terminal presinaptik, beberapa vesikel sekaligus melepaskan transmiter ke dalam celah sinaptik. Tindakan ini biasanya terjadi dalam waktu satu milidetik atau kurang melalui mekanisme yang telah dijelaskan sebelumnya. Aksi selanjutnya dari transmiter molekul kecil pada reseptor membran neuron postsinaptik biasanya juga terjadi dalam waktu satu milidetik atau kurang.

Pada sebagian besar kasus, efeknya adalah meningkatkan atau menurunkan konduktansi melalui saluran ion; contohnya meningkatkan konduktansi natrium yang menyebabkan eksitasi, atau meningkatkan konduktansi kalium atau klorida yang menyebabkan inhibisi.

Daur Ulang Vesikel Tipe Molekul Kecil

Vesikel yang menyimpan dan melepaskan transmiter molekul kecil terus-menerus didaur ulang dan digunakan berulang kali. Setelah vesikel tersebut berfusi dengan membran sinaptik dan terbuka untuk melepaskan transmiternya, membran vesikel pada awalnya menjadi bagian dari membran sinaptik. Namun, dalam hitungan detik hingga menit, bagian membran vesikel tersebut berinvaginasi kembali ke bagian dalam terminal presinaptik dan terlepas membentuk vesikel baru. Membran vesikel baru ini masih mengandung protein enzim atau protein transport yang diperlukan untuk mensintesis dan/atau mengonsentrasikan substansi transmiter baru di dalam vesikel.

Baca Juga: [Buku Bahasa Indonesia] The Lean Startup - Eric Ries

Asetilkolin adalah transmiter molekul kecil yang khas yang mengikuti prinsip sintesis dan pelepasan sebagaimana telah disebutkan sebelumnya. Zat transmiter ini disintesis di terminal presinaptik dari asetil koenzim A dan kolin dengan keberadaan enzim kolin asetiltransferase. Zat ini kemudian diangkut ke dalam vesikel spesifiknya. Ketika vesikel kemudian melepaskan asetilkolin ke dalam celah sinaptik selama transmisi sinyal neuronal, asetilkolin dengan cepat dipecah kembali menjadi asetat dan kolin oleh enzim kolinesterase, yang terdapat dalam retikulum proteoglikan yang mengisi ruang celah sinaptik. Kemudian, sekali lagi, di dalam terminal presinaptik, vesikel didaur ulang, dan kolin diangkut secara aktif kembali ke dalam terminal untuk digunakan lagi dalam sintesis asetilkolin baru.

Karakteristik Beberapa Transmiter Molekul Kecil Penting

Asetilkolin disekresikan oleh neuron di banyak area sistem saraf, tetapi secara khusus oleh (1) terminal sel piramidal besar dari korteks motorik; (2) beberapa jenis neuron di ganglia basalis; (3) neuron motorik yang menginervasi otot rangka; (4) neuron preganglionik sistem saraf otonom; (5) neuron postganglionik sistem saraf parasimpatis; dan (6) beberapa neuron postganglionik sistem saraf simpatis. Dalam sebagian besar kasus, asetilkolin memiliki efek eksitatorik; namun diketahui juga memiliki efek inhibitorik pada beberapa ujung saraf parasimpatis perifer, seperti inhibisi jantung oleh nervus vagus.

Norepinefrin disekresikan oleh terminal banyak neuron yang badan selnya terletak di batang otak dan hipotalamus. Secara khusus, neuron penghasil norepinefrin yang terletak di locus ceruleus di pons mengirimkan serabut saraf ke berbagai area otak untuk membantu mengendalikan aktivitas keseluruhan dan suasana hati, seperti meningkatkan tingkat kewaspadaan. Di sebagian besar area ini, norepinefrin kemungkinan mengaktivasi reseptor eksitatorik, tetapi di beberapa area lain, ia mengaktivasi reseptor inhibitorik.

Dopamin disekresikan oleh neuron yang berasal dari substantia nigra. Terminasi neuron ini terutama berada di region striatal ganglia basalis. Efek dopamin biasanya berupa inhibisi.

Baca Juga: Buku Bahasa Indonesia Karen Amstrong: Sejarah Tuhan

Glisin terutama disekresikan pada sinaps di medula spinalis. Dipercaya selalu bertindak sebagai transmiter inhibitorik.

Asam gamma-aminobutirat (GABA) disekresikan oleh terminal saraf di medula spinalis, serebelum, ganglia basalis, dan banyak area korteks. GABA merupakan neurotransmiter inhibitorik utama pada sistem saraf pusat dewasa. Namun, pada tahap awal perkembangan otak, termasuk periode embrionik dan minggu pertama kehidupan pascakelahiran, GABA diduga berfungsi sebagai neurotransmiter eksitatorik.

Glutamat disekresikan oleh terminal presinaptik di banyak jalur sensori yang memasuki sistem saraf pusat, serta di banyak area korteks serebri. Glutamat kemungkinan selalu menyebabkan eksitasi.

Serotonin disekresikan oleh nukleus yang berasal dari rafe median batang otak dan memproyeksikan ke banyak area otak dan medula spinalis, terutama ke kornu dorsalis medula spinalis dan hipotalamus. Serotonin berperan sebagai inhibitor jalur nyeri di medula spinalis; aksi inhibitorik di wilayah sistem saraf yang lebih tinggi diduga membantu mengendalikan suasana hati seseorang, bahkan mungkin menyebabkan tidur.

Nitric oxide diproduksi oleh terminal saraf di area otak yang bertanggung jawab terhadap perilaku jangka panjang dan memori. Oleh karena itu, transmiter gas ini mungkin di masa depan dapat menjelaskan beberapa fungsi perilaku dan memori yang sejauh ini belum dapat dipahami. Nitric oxide berbeda dari transmiter molekul kecil lainnya dalam mekanisme pembentukan di terminal presinaptik dan dalam aksinya pada neuron postsinaptik. Zat ini tidak terbentuk sebelumnya dan disimpan dalam vesikel di terminal presinaptik, seperti transmiter lain. Sebaliknya, ia disintesis hampir seketika sesuai kebutuhan dan kemudian berdifusi keluar dari terminal presinaptik selama beberapa detik, bukan dilepaskan dalam paket vesikular. Selanjutnya, ia berdifusi ke neuron postsinaptik di sekitarnya. Pada neuron postsinaptik, zat ini biasanya tidak banyak mengubah potensial membran, tetapi mengubah fungsi metabolik intraseluler yang memodifikasi eksitabilitas neuronal selama detik, menit, atau bahkan lebih lama.

Baca Juga: Kaspersky Internet Security 2020 Full Version

Neuropeptida

Neuropeptida disintesis dengan cara berbeda dan memiliki aksi yang biasanya lambat serta dalam banyak hal berbeda dari transmiter molekul kecil. Neuropeptida tidak disintesis di sitosol terminal presinaptik. Sebaliknya, mereka disintesis sebagai bagian integral dari molekul protein besar oleh ribosom di badan sel neuron.

Molekul protein kemudian masuk ke dalam ruang retikulum endoplasma badan sel dan selanjutnya ke dalam aparatus Golgi, di mana terjadi dua perubahan. Pertama, protein pembentuk neuropeptida dipotong secara enzimatik menjadi fragmen yang lebih kecil, beberapa di antaranya merupakan neuropeptida itu sendiri atau prekursornya. Kedua, aparatus Golgi mengemas neuropeptida ke dalam vesikel transmiter kecil yang dilepaskan ke sitoplasma. Kemudian, vesikel transmiter ini diangkut sepanjang ujung serabut saraf melalui aliran akson sitoplasma dengan kecepatan lambat hanya beberapa sentimeter per hari. Akhirnya, vesikel ini melepaskan transmiternya di terminal neuronal sebagai respons terhadap potensial aksi dengan cara yang sama seperti transmiter molekul kecil. Namun, vesikel tersebut mengalami autolisis dan tidak digunakan kembali.

Karena metode pembentukan neuropeptida yang kompleks ini, jumlah neuropeptida yang dilepaskan biasanya jauh lebih kecil dibandingkan transmiter molekul kecil. Perbedaan ini sebagian dikompensasi oleh fakta bahwa neuropeptida umumnya seribu kali atau lebih lebih kuat dibandingkan transmiter molekul kecil. Karakteristik penting lainnya dari neuropeptida adalah bahwa mereka sering menyebabkan aksi yang jauh lebih berkepanjangan. Beberapa aksi ini mencakup penutupan berkepanjangan saluran kalsium, perubahan berkepanjangan pada mesin metabolik sel, perubahan berkepanjangan dalam aktivasi atau inaktivasi gen spesifik di nukleus sel, dan/atau perubahan berkepanjangan dalam jumlah reseptor eksitatorik atau inhibitorik. Beberapa efek ini bertahan selama beberapa hari, sementara yang lain mungkin berlangsung selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun. Pengetahuan kita mengenai fungsi neuropeptida masih dalam tahap awal perkembangan.

Neuropeptida dan Transmiter Molekul Kecil Dapat Koeksis dalam Neuron yang Sama

Baca Juga: [Buku Bahasa Indonesia] The Origin Of Species - Charles Darwin

Gambar 46-8. Co-release neurotransmiter dan kotransmisi sinyal neuronal. A, Pada ko-lepasan, kedua transmiter (hijau dan ungu) disimpan dalam set vesikel sinaptik yang sama dan dilepaskan bersama ketika potensial aksi mencapai terminal presinaptik. B, Pada kotransmisi, transmiter disimpan dalam populasi vesikel sinaptik yang berbeda dengan pelepasan diferensial yang dimediasi oleh sensitivitas ion kalsium (Ca2+) yang berbeda; satu potensial aksi tunggal dapat melepaskan satu set vesikel (hijau), sedangkan beberapa potensial aksi mungkin diperlukan untuk melepaskan kedua set vesikel (hijau dan ungu). C, Kotransmisi juga dapat bergantung pada segregasi spasial populasi vesikel ke bouton yang berbeda, memungkinkan informasi yang seragam ditransmisikan ke target postsinaptik yang berbeda.

Neuropeptida yang bekerja lambat dan transmiter molekul kecil yang bekerja cepat sering disimpan dan dilepaskan dari neuron yang sama. Dalam beberapa kasus, dua atau lebih transmiter ini terlokalisasi dalam vesikel sinaptik yang sama dan dilepaskan bersama ketika potensial aksi mencapai terminal presinaptik (Gambar 46-8A). Dalam kasus lain, transmiter ini dapat terlokalisasi pada populasi vesikel sinaptik yang berbeda dalam neuron yang sama dan berkontribusi pada kotransmisi sinyal ke neuron postsinaptik. Selain itu, pelepasannya dapat diatur secara diferensial karena sensitivitas ion kalsium yang berbeda (Gambar 46-8B) atau segregasi spasial vesikel pada bouton yang berbeda (Gambar 46-8C).

Ko-lepasan transmiter dan kotransmisi sinyal memiliki implikasi fungsional yang penting. Setiap transmiter yang dilepaskan dari neuron presinaptik yang sama memiliki reseptor spesifiknya sendiri dan dapat memiliki pengaruh inhibitorik atau eksitatorik pada target postsinaptik. Neuron yang berbeda dapat melepaskan kombinasi berbeda dari transmiter kerja cepat yang secara langsung mengaktivasi reseptor postsinaptik, serta transmiter kerja lambat yang memerlukan aktivasi kaskade second messenger dan perubahan ekspresi gen postsinaptik.

Contoh ko-lepasan dua transmiter molekul kecil ditemukan pada nukleus raphe di batang otak. Neuron ini mempersarafi beberapa area otak, dapat melepaskan serotonin dan glutamat secara bersamaan, dan berperan penting dalam siklus tidur dan kewaspadaan (lihat Bab 59 dan 60).

Baca Juga: Betternet VPN Premium 5.2.0 Full Version [Premium]

EVENT LISTRIK SELAMA EKCITASI NEURONAL

Peristiwa listrik dalam eksitasi neuronal telah dipelajari terutama pada neuron motorik besar di kornu anterior medula spinalis. Oleh karena itu, peristiwa yang dijelaskan pada beberapa bagian berikut pada dasarnya berkaitan dengan neuron-neuron ini. Selain perbedaan kuantitatif, prinsip yang sama juga berlaku pada sebagian besar neuron lain dalam sistem saraf.

Potensial Membran Istirahat dari Soma Neuron

Gambar 46-9 menunjukkan soma neuron motorik spinal, yang memperlihatkan potensial membran istirahat sekitar −65 milivolt (mV). Potensial membran istirahat ini sedikit kurang negatif dibandingkan yang ditemukan pada serabut saraf perifer besar dan serabut otot rangka; tegangan yang lebih rendah ini penting karena memungkinkan kontrol positif dan negatif terhadap derajat eksitabilitas neuron. Artinya, penurunan tegangan menjadi nilai yang kurang negatif membuat membran neuron lebih mudah tereksitasi, sedangkan peningkatan tegangan menjadi lebih negatif membuat neuron kurang tereksitasi. Mekanisme ini merupakan dasar dua mode fungsi neuron, yaitu eksitasi atau inhibisi, sebagaimana dijelaskan pada bagian berikut.

Baca Juga: Buku Bahasa Indonesia Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 20-29

Perbedaan Konsentrasi Ion di Seberang Membran Soma Neuron

Gambar 46-9 juga menunjukkan perbedaan konsentrasi di seberang membran soma neuron dari tiga ion yang paling penting bagi fungsi neuronal, yaitu ion natrium, ion kalium, dan ion klorida. Pada bagian atas gambar ini, konsentrasi ion natrium ditunjukkan tinggi di cairan ekstraseluler (142 mEq/L) tetapi rendah di dalam neuron (14 mEq/L). Gradien konsentrasi natrium ini disebabkan oleh pompa natrium kuat pada membran soma yang terus-menerus memompa natrium keluar dari neuron.

Gambar 46-9 juga menunjukkan bahwa konsentrasi ion kalium tinggi di dalam soma neuron (120 mEq/L) tetapi rendah di cairan ekstraseluler (4,5 mEq/L). Selain itu, terdapat pompa kalium (bagian lain dari pompa Na?-K?) yang memompa kalium ke bagian dalam.

Gambar 46-9 menggambarkan ion klorida memiliki konsentrasi tinggi di cairan ekstraseluler tetapi rendah di dalam neuron. Membran mungkin agak permeabel terhadap ion klorida, dan mungkin terdapat pompa klorida yang lemah. Namun, sebagian besar penyebab rendahnya konsentrasi ion klorida di dalam neuron adalah potensial −65 mV di dalam neuron. Tegangan negatif ini menolak ion klorida bermuatan negatif, memaksanya keluar melalui saluran hingga konsentrasinya jauh lebih rendah di dalam membran dibandingkan di luar.

Kita ingat dari Bab 4 dan 5 bahwa potensial listrik di seberang membran sel dapat menentang pergerakan ion melalui membran jika potensial tersebut memiliki polaritas dan magnitudo yang sesuai. Potensial yang secara tepat menentang pergerakan suatu ion disebut potensial Nernst untuk ion tersebut, yang dinyatakan dengan persamaan berikut:

Baca Juga: Download Windows 7 SP1 AIO Incl Office 2016 September 2019

di mana EMF (gaya gerak listrik) adalah potensial Nernst dalam milivolt di bagian dalam membran. Potensial akan bernilai negatif (−) untuk ion positif dan positif (+) untuk ion negatif.

Sekarang kita menghitung potensial Nernst yang secara tepat menentang pergerakan masing-masing dari tiga ion, yaitu natrium, kalium, dan klorida.

Untuk perbedaan konsentrasi natrium pada Gambar 46-9 (142 mEq/L di luar dan 14 mEq/L di dalam), potensial membran yang secara tepat menentang pergerakan ion natrium melalui saluran natrium dihitung sebesar +61 mV. Namun, potensial membran aktual adalah −65 mV, bukan +61 mV. Oleh karena itu, ion natrium yang bocor ke dalam segera dipompa kembali ke luar oleh pompa natrium, sehingga mempertahankan potensial negatif −65 mV di dalam neuron.

Untuk ion kalium, gradien konsentrasi adalah 120 mEq/L di dalam neuron dan 4,5 mEq/L di luar. Gradien ini menghasilkan potensial Nernst sebesar −86 mV di dalam neuron, yang lebih negatif dibandingkan −65 mV yang sebenarnya. Oleh karena itu, karena konsentrasi kalium intraseluler tinggi, terdapat kecenderungan bersih ion kalium berdifusi keluar neuron, tetapi proses ini ditentang oleh pemompaan terus-menerus ion kalium kembali ke dalam.

Baca Juga: Sapi penyebab rusuh pemeluk Hindu dengan Islam di India, Puluhan tewas

Terakhir, gradien ion klorida, 107 mEq/L di luar dan 8 mEq/L di dalam, menghasilkan potensial Nernst sebesar −70 mV di dalam neuron, yang hanya sedikit lebih negatif daripada nilai terukur aktual −65 mV. Oleh karena itu, ion klorida cenderung sedikit masuk ke dalam neuron, tetapi ion yang masuk tersebut dipindahkan kembali ke luar, mungkin oleh pompa klorida aktif.

Harap mengingat ketiga potensial Nernst ini, serta arah kecenderungan difusi ion-ion tersebut, karena informasi ini penting untuk memahami eksitasi dan inhibisi neuron melalui aktivasi sinaps atau aktivasi/inaktivasi saluran ion.

Distribusi Seragam Potensial Listrik di Dalam Soma Neuron

Bagian dalam soma neuron mengandung larutan elektrolit dengan konduktivitas tinggi, yaitu cairan intraseluler neuron. Selain itu, diameter soma neuron cukup besar (10 hingga 80 mikrometer), sehingga hampir tidak ada resistensi terhadap konduksi arus listrik dari satu bagian ke bagian lain dalam soma. Oleh karena itu, setiap perubahan potensial pada satu bagian cairan intrasomal menyebabkan perubahan yang hampir sama pada semua bagian lain di dalam soma, selama neuron tidak sedang menghantarkan potensial aksi. Prinsip ini penting karena berperan besar dalam “penjumlahan” sinyal yang masuk ke neuron dari berbagai sumber, sebagaimana akan dibahas pada bagian berikutnya.

Efek Eksitasi Sinaptik pada Membran Postsinaptik—Potensial Postsinaptik Eksitatorik

Baca Juga: Lighten PDF Converter OCR 6.1.1 Full Version

Gambar 46-10A menunjukkan neuron istirahat dengan terminal presinaptik tidak teraktivasi yang menempel pada permukaannya. Potensial membran istirahat di seluruh soma adalah −65 mV.

Gambar 46-10B menunjukkan terminal presinaptik yang telah mensekresikan transmiter eksitatorik ke dalam celah antara terminal dan membran soma neuron. Transmiter ini bekerja pada reseptor eksitatorik membran untuk meningkatkan permeabilitas membran terhadap Na?. Karena gradien konsentrasi natrium yang besar dan negativitas listrik yang besar di dalam neuron, ion natrium berdifusi cepat ke dalam membran.

Aliran cepat ion natrium bermuatan positif ke dalam menetralkan sebagian negativitas potensial membran istirahat. Dengan demikian, pada Gambar 46-10B, potensial membran istirahat meningkat ke arah positif dari −65 menjadi −45 mV. Peningkatan positif tegangan ini di atas potensial istirahat normal neuron, yaitu menjadi nilai yang kurang negatif, disebut potensial postsinaptik eksitatorik (EPSP), karena jika potensial ini meningkat cukup tinggi ke arah positif, ia akan menimbulkan potensial aksi pada neuron postsinaptik sehingga mengeksitasinya. (Dalam kasus ini, EPSP adalah +20 mV, yaitu 20 mV lebih positif dari nilai istirahat.)

Pelepasan satu terminal presinaptik tunggal tidak pernah dapat meningkatkan potensial neuron dari −65 mV hingga −45 mV. Peningkatan sebesar ini memerlukan pelepasan simultan banyak terminal, sekitar 40 hingga 80 pada neuron motorik anterior biasa, secara bersamaan atau dalam urutan cepat. Pelepasan simultan ini terjadi melalui proses yang disebut penjumlahan, yang dibahas pada bagian berikutnya.

Baca Juga: [Buku Bahasa Indonesia] The Universe In a Nutshell - Stephen Hawking

Pembentukan Potensial Aksi pada Segmen Awal Akson yang Meninggalkan Neuron—Ambang Eksitasi

Ketika EPSP meningkat cukup ke arah positif, akan tercapai titik di mana kenaikan ini memicu potensial aksi pada neuron. Namun, potensial aksi tidak dimulai di dekat sinaps eksitatorik. Sebaliknya, ia dimulai pada segmen awal akson tempat akson meninggalkan soma neuron. Alasan utama lokasi ini adalah karena soma memiliki relatif sedikit saluran natrium berpintu tegangan, sehingga EPSP sulit membuka jumlah saluran natrium yang diperlukan untuk memicu potensial aksi. Sebaliknya, membran segmen awal memiliki konsentrasi saluran natrium berpintu tegangan sekitar tujuh kali lebih tinggi daripada soma, sehingga dapat menghasilkan potensial aksi dengan lebih mudah.

EPSP yang akan menimbulkan potensial aksi pada segmen awal akson berada antara +10 hingga +20 mV, berbeda dengan +30 hingga +40 mV atau lebih yang diperlukan pada soma.

Setelah potensial aksi dimulai, ia merambat ke arah perifer sepanjang akson dan biasanya juga ke belakang melewati soma. Pada beberapa kasus, ia merambat ke dendrit, tetapi tidak ke semua dendrit karena dendrit, seperti soma, memiliki sangat sedikit saluran natrium berpintu tegangan dan sering tidak dapat menghasilkan potensial aksi.

Dengan demikian, pada Gambar 46-10B, ambang eksitasi neuron ditunjukkan sekitar −45 mV, yang merepresentasikan EPSP sebesar +20 mV dibandingkan potensial istirahat −65 mV.

Baca Juga: [Buku bahasa indonesia] Stairway To Heaven - Zecharia Sitchin

EVENT LISTRIK SELAMA INHIBISI NEURONAL

Efek Sinaps Inhibitorik pada Membran Postsinaptik—Potensial Postsinaptik Inhibitorik

Sinaps inhibitorik terutama membuka saluran klorida, memungkinkan lewatnya ion klorida lebih mudah. Untuk memahami bagaimana sinaps inhibitorik menghambat neuron postsinaptik, kita harus mengingat kembali potensial Nernst untuk ion klorida. Potensial Nernst klorida telah dihitung sekitar −70 mV. Potensial ini lebih negatif daripada −65 mV yang normal di dalam membran neuron istirahat. Oleh karena itu, pembukaan saluran klorida memungkinkan ion klorida bermuatan negatif bergerak dari cairan ekstraseluler ke dalam, yang membuat potensial membran menjadi lebih negatif dari normal, mendekati −70 mV.

Pembukaan saluran kalium memungkinkan ion kalium bermuatan positif bergerak ke luar, yang juga membuat potensial membran menjadi lebih negatif dari normal. Dengan demikian, baik masuknya klorida maupun keluarnya kalium meningkatkan negativitas intraseluler, yang disebut hiperpolarisasi. Neuron terinhibisi karena potensial membran menjadi lebih negatif daripada potensial istirahat normal. Oleh karena itu, peningkatan negativitas di bawah tingkat potensial istirahat normal disebut potensial postsinaptik inhibitorik (IPSP).

Gambar 46-10C menunjukkan efek pada potensial membran akibat aktivasi sinaps inhibitorik, yang memungkinkan masuknya klorida dan/atau keluarnya kalium, dengan potensial membran menurun dari −65 mV menjadi −70 mV. Potensial ini 5 mV lebih negatif daripada normal dan merupakan IPSP sebesar −5 mV, yang menghambat transmisi sinyal saraf melalui sinaps.

Baca Juga: [BUKU BAHASA INDONESIA] A BRIEF HISTORY OF TIME - STEPHEN HAWKING

Inhibisi Presinaptik

Selain inhibisi postsinaptik yang disebabkan oleh sinaps inhibitorik pada membran neuron, inhibisi presinaptik juga sering terjadi pada terminal presinaptik sebelum sinyal mencapai sinaps.

Inhibisi presinaptik disebabkan oleh pelepasan substansi inhibitorik pada bagian luar serabut saraf presinaptik sebelum ujungnya membentuk sinaps dengan neuron postsinaptik. Dalam sebagian besar kasus, neurotransmiter inhibitorik adalah GABA, yang membuka saluran anion sehingga memungkinkan banyak ion klorida berdifusi ke dalam terminal serabut. Muatan negatif ion ini menghambat transmisi sinaptik karena menetralkan sebagian besar efek eksitatorik dari ion natrium bermuatan positif yang juga masuk ke terminal saat potensial aksi tiba.

Inhibisi presinaptik terjadi pada banyak jalur sensori dalam sistem saraf. Bahkan, serabut saraf sensori yang berdekatan sering saling menghambat, yang meminimalkan penyebaran lateral dan pencampuran sinyal dalam traktus sensori.

Kursus Waktu Potensial Postsinaptik

Baca Juga: [Buku Bahasa Indonesia stephen hawking] Grand Design

Ketika sinaps eksitatorik mengeksitasi neuron motorik anterior, membran neuron menjadi sangat permeabel terhadap ion natrium selama 1 hingga 2 milidetik. Selama waktu singkat ini, cukup ion natrium berdifusi ke dalam neuron postsinaptik untuk meningkatkan potensial intraselulernya beberapa milivolt, sehingga membentuk EPSP seperti pada kurva biru dan hijau pada Gambar 46-11.

Potensial ini kemudian menurun perlahan selama sekitar 15 milidetik berikutnya karena waktu yang diperlukan untuk muatan positif berlebih keluar dari neuron dan mengembalikan potensial membran ke keadaan istirahat.

Efek yang berlawanan terjadi pada IPSP. Sinaps inhibitorik meningkatkan permeabilitas membran terhadap ion kalium atau klorida, atau keduanya, selama 1 hingga 2 milidetik, dan menurunkan potensial intraseluler ke nilai yang lebih negatif dari normal, sehingga membentuk IPSP. Potensial ini juga menghilang dalam sekitar 15 milidetik.

Zat transmiter lain dapat mengeksitasi atau menginhibisi neuron postsinaptik selama periode yang jauh lebih lama, bahkan hingga ratusan milidetik atau detik, menit, atau jam. Hal ini terutama berlaku untuk beberapa neurotransmiter neuropeptida.

Baca Juga: [Buku Bahasa Indonesia] Cosmos - Carl Sagan

“Spatial Summation” pada Neuron - Ambang untuk Menembak (Firing)
Eksitasi satu terminal presinaptik pada permukaan neuron hampir tidak pernah mengeksitasi neuron tersebut. Jumlah neurotransmiter yang dilepaskan oleh satu terminal untuk menimbulkan EPSP biasanya tidak lebih dari 0,5 hingga 1 mV, bukan 10 hingga 20 mV yang biasanya diperlukan untuk mencapai ambang eksitasi. Namun, banyak terminal presinaptik biasanya distimulasi secara bersamaan. Meskipun terminal-terminal ini tersebar di area luas neuron, efeknya tetap dapat saling menjumlah; yaitu, dapat saling menambahkan hingga terjadi eksitasi neuron. Telah disebutkan sebelumnya bahwa perubahan potensial pada satu titik di dalam soma akan menyebabkan perubahan potensial yang hampir sama di seluruh soma. Oleh karena itu, untuk setiap sinaps eksitatorik yang aktif secara simultan, total potensial intrasomal menjadi lebih positif sebesar 0,5 hingga 1,0 mV. Ketika EPSP cukup besar, ambang tembak akan tercapai, dan potensial aksi akan berkembang secara spontan di segmen awal akson, seperti ditunjukkan pada Gambar 46-11. Potensial postsinaptik paling bawah pada gambar disebabkan oleh stimulasi simultan 4 sinaps; potensial yang lebih tinggi berikutnya disebabkan oleh stimulasi 8 sinaps; akhirnya, EPSP yang lebih tinggi lagi disebabkan oleh stimulasi 16 sinaps. Pada kasus terakhir ini, ambang tembak telah tercapai, dan potensial aksi dihasilkan di akson.

Efek penjumlahan potensial postsinaptik yang terjadi secara simultan dengan mengaktifkan banyak terminal pada area membran neuron yang tersebar luas ini disebut penjumlahan spasial.

“Temporal Summation” yang Disebabkan oleh Discharge Berurutan dari Terminal Presinaptik
Setiap kali terminal presinaptik menembak, zat neurotransmiter yang dilepaskan membuka saluran membran selama paling lama 1 atau 2 milidetik. Namun, perubahan potensial postsinaptik dapat bertahan hingga 15 milidetik setelah saluran membran sinaptik telah menutup. Oleh karena itu, pembukaan kedua dari saluran yang sama dapat meningkatkan potensial postsinaptik ke tingkat yang lebih tinggi lagi, dan semakin cepat laju stimulasi, semakin besar potensial postsinaptik yang terbentuk. Dengan demikian, discharge berurutan dari satu terminal presinaptik, jika terjadi cukup cepat, dapat saling menambah; yaitu dapat terjadi penjumlahan. Jenis penjumlahan ini disebut penjumlahan temporal.

Penjumlahan Simultan Potensial Postsinaptik Inhibitorik dan Eksitatorik. Jika suatu IPSP cenderung menurunkan potensial membran ke nilai yang lebih negatif sementara EPSP cenderung meningkatkan potensial pada waktu yang sama, kedua efek ini dapat saling meniadakan secara penuh atau sebagian. Dengan demikian, jika neuron sedang dieksitasi oleh EPSP, sinyal inhibisi dari sumber lain sering dapat menurunkan potensial postsinaptik hingga di bawah nilai ambang eksitasi, sehingga menghentikan aktivitas neuron.

Fasilitasi Neuron
Sering kali, potensial postsinaptik yang terjumlah bersifat eksitatorik tetapi belum cukup tinggi untuk mencapai ambang tembak neuron postsinaptik. Dalam keadaan ini, neuron disebut mengalami fasilitasi. Artinya, potensial membrannya lebih dekat ke ambang tembak daripada normal tetapi belum mencapai tingkat tembak. Oleh karena itu, sinyal eksitatorik lain yang masuk ke neuron dari sumber lain dapat dengan mudah mengeksitasi neuron tersebut. Sinyal difus dalam sistem saraf sering kali memfasilitasi kelompok besar neuron sehingga mereka dapat merespons dengan cepat dan mudah terhadap sinyal yang datang dari sumber lain.

Baca Juga: [Buku Bahasa Indonesia] Sapiens: A Brief History of Humankind

FUNGSI KHUSUS DENDRIT UNTUK MENGEKSKITASI NEURON

Bidang Spasial Eksitasi Dendrit yang Luas. Dendrit neuron motor anterior sering memanjang 500 hingga 1000 mikrometer ke segala arah dari soma neuron, dan dendrit ini dapat menerima sinyal dari area spasial yang luas di sekitar neuron motor tersebut. Fitur ini memberikan peluang besar untuk penjumlahan sinyal dari banyak serabut saraf presinaptik yang terpisah.

Penting juga bahwa antara 80% hingga 95% dari semua terminal presinaptik neuron motor anterior berakhir pada dendrit, dibandingkan hanya 5% hingga 20% yang berakhir pada soma neuron. Oleh karena itu, sebagian besar eksitasi disediakan oleh sinyal yang ditransmisikan melalui dendrit.

Sebagian Besar Dendrit Tidak Dapat Menghantarkan Potensial Aksi - Tetapi Dapat Menghantarkan Sinyal di Dalam Neuron yang Sama melalui Konduksi Elektrotonik. Sebagian besar dendrit gagal menghantarkan potensial aksi karena membrannya memiliki relatif sedikit kanal natrium bergantung tegangan, dan ambang eksitasinya terlalu tinggi untuk terjadinya potensial aksi. Namun demikian, dendrit tetap menghantarkan arus elektrotonik ke soma. Transmisi arus elektrotonik berarti penyebaran langsung arus listrik melalui konduksi ion dalam cairan dendrit tanpa pembentukan potensial aksi. Stimulasi atau inhibisi neuron oleh arus ini memiliki karakteristik khusus, seperti dijelaskan berikutnya.

Baca Juga: Hak cipta Popeye berakhir pada Januari 2009,karena creatornya meninggal

Penurunan Konduksi Elektrotonik di Dendrit - Efek Eksitatorik (atau Inhibitorik) yang Lebih Besar oleh Sinaps yang Terletak Dekat Soma. Pada Gambar 46-12, beberapa sinaps eksitatorik dan inhibitorik ditunjukkan menstimulasi dendrit neuron. Pada dua dendrit di sebelah kiri, terdapat efek eksitatorik di dekat ujung distal. Perhatikan tingkat EPSP yang tinggi di ujung tersebut, yaitu potensial membran yang kurang negatif pada titik tersebut. Namun, sebagian besar EPSP hilang sebelum mencapai soma. Dendrit panjang, dan membrannya tipis serta setidaknya sebagian permeabel terhadap ion kalium dan klorida, sehingga “bocor” terhadap arus listrik. Oleh karena itu, sebelum potensial eksitatorik dapat mencapai soma, sebagian besar potensial hilang melalui kebocoran membran. Penurunan potensial membran ini saat menyebar secara elektrotonik sepanjang dendrit menuju soma disebut konduksi decremental.

Semakin jauh sinaps eksitatorik dari soma neuron, semakin besar penurunan (decrement) dan semakin kecil sinyal eksitatorik yang mencapai soma. Oleh karena itu, sinaps yang terletak dekat soma memiliki efek jauh lebih besar dalam menyebabkan eksitasi atau inhibisi neuron dibandingkan yang terletak jauh dari soma.

Penjumlahan Eksitasi dan Inhibisi di Dendrit. Dendrit paling atas pada Gambar 46-12 ditunjukkan distimulasi oleh sinaps eksitatorik dan inhibitorik sekaligus. Pada ujung dendrit terdapat EPSP kuat, tetapi lebih dekat ke soma terdapat dua sinaps inhibitorik yang bekerja pada dendrit yang sama. Sinaps inhibitorik ini memberikan tegangan hiperpolarisasi yang sepenuhnya meniadakan efek eksitatorik dan bahkan mentransmisikan sedikit inhibisi melalui konduksi elektrotonik menuju soma. Dengan demikian, dendrit juga dapat melakukan penjumlahan EPSP dan IPSP seperti pada soma. Juga ditunjukkan dalam gambar beberapa sinaps inhibitorik yang terletak langsung pada akson hillock dan segmen awal akson. Lokasi ini memberikan inhibisi yang sangat kuat karena secara langsung meningkatkan ambang eksitasi pada titik tempat potensial aksi biasanya dihasilkan.

KEADAAN EKSKITASI NEURON DAN LAJU PENEMBAKAN

“Keadaan Eksitatorik” adalah Derajat Total dari Dorongan Eksitasi ke Neuron. Jika terdapat derajat eksitasi yang lebih tinggi daripada inhibisi pada neuron pada suatu saat tertentu, neuron berada dalam keadaan eksitatorik. Sebaliknya, jika inhibisi lebih besar daripada eksitasi, neuron berada dalam keadaan inhibitorik.

Baca Juga: [Buku bahasa indonesia] Rich Dad Poor Dad - Robert Kiyosaki

Ketika keadaan eksitatorik neuron naik di atas ambang eksitasi, neuron akan menembak secara repetitif selama keadaan eksitatorik tersebut bertahan. Gambar 46-13 menunjukkan respons tiga jenis neuron terhadap tingkat keadaan eksitatorik yang berbeda. Perhatikan bahwa neuron 1 memiliki ambang eksitasi rendah, sedangkan neuron 3 memiliki ambang tinggi. Namun, neuron 2 memiliki frekuensi maksimum dischage paling rendah, sedangkan neuron 3 memiliki frekuensi maksimum tertinggi.

Beberapa neuron dalam sistem saraf pusat menembak secara kontinu karena bahkan keadaan eksitatorik normal berada di atas ambang. Frekuensi tembakannya biasanya dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan meningkatkan keadaan eksitatoriknya. Frekuensi dapat diturunkan, atau bahkan dihentikan, dengan menambahkan keadaan inhibitorik pada neuron. Dengan demikian, neuron yang berbeda merespons secara berbeda, memiliki ambang eksitasi yang berbeda, dan memiliki frekuensi maksimum yang sangat bervariasi. Dengan sedikit imajinasi, dapat dipahami pentingnya keberadaan neuron dengan berbagai karakteristik respons ini untuk menjalankan fungsi sistem saraf yang sangat beragam.

KARAKTERISTIK KHUSUS TRANSMISI SINAPTIK

Kelelahan Transmisi Sinaptik. Ketika sinaps eksitatorik distimulasi secara berulang pada laju cepat, jumlah discharge oleh neuron postsinaptik pada awalnya sangat besar, tetapi laju tembakannya menjadi semakin berkurang dalam milidetik atau detik berikutnya. Fenomena ini disebut kelelahan transmisi sinaptik.

Baca Juga: [Buku Bahasa Indonesia] Thinking Fast and Slow - Daniel Kahneman

Kelelahan merupakan karakteristik yang sangat penting dari fungsi sinaps karena ketika area sistem saraf menjadi terlalu tereksitasi, kelelahan menyebabkan hilangnya eksitabilitas berlebih tersebut setelah beberapa waktu. Sebagai contoh, kelelahan kemungkinan merupakan mekanisme paling penting yang menyebabkan eksitabilitas berlebih otak selama kejang epileptik akhirnya mereda sehingga kejang berhenti. Dengan demikian, perkembangan kelelahan merupakan mekanisme protektif terhadap aktivitas neuron yang berlebihan. Hal ini dibahas lebih lanjut dalam deskripsi sirkuit neuronal reverberasi pada Bab 47.

Mekanisme kelelahan terutama adalah pengosongan atau pengosongan parsial cadangan neurotransmiter di terminal presinaptik. Terminal eksitatorik pada banyak neuron dapat menyimpan neurotransmiter eksitatorik yang cukup hanya untuk sekitar 10.000 potensial aksi, dan neurotransmiter dapat habis dalam beberapa detik hingga beberapa menit stimulasi cepat. Sebagian proses kelelahan juga kemungkinan disebabkan oleh dua faktor lain: (1) inaktivasi progresif dari banyak reseptor membran postsinaptik; dan (2) perkembangan lambat konsentrasi ion abnormal di dalam sel neuron postsinaptik.

Efek Asidosis atau Alkalosis pada Transmisi Sinaptik. Sebagian besar neuron sangat responsif terhadap perubahan pH cairan interstisial di sekitarnya. Secara normal, alkalosis sangat meningkatkan eksitabilitas neuron. Sebagai contoh, peningkatan pH darah arteri dari normal 7,4 menjadi 7,8 hingga 8,0 sering menyebabkan kejang epileptik serebral akibat meningkatnya eksitabilitas sebagian atau seluruh neuron serebral. Pada individu yang memiliki predisposisi kejang epileptik, bahkan periode hiperventilasi singkat yang mengurangi karbon dioksida dan meningkatkan pH dapat memicu serangan epileptik.

Sebaliknya, asidosis sangat menekan aktivitas neuron; penurunan pH dari 7,4 hingga di bawah 7,0 biasanya menyebabkan keadaan koma. Sebagai contoh, pada asidosis diabetik atau uremik yang sangat berat, koma hampir selalu terjadi.

Efek Hipoksia pada Transmisi Sinaptik. Eksitabilitas neuron juga sangat bergantung pada suplai oksigen yang memadai. Penghentian oksigen hanya beberapa detik dapat menyebabkan ketidakpekaan total pada beberapa neuron. Efek ini terlihat ketika aliran darah otak terhenti sementara karena dalam 3 hingga 7 detik, seseorang menjadi tidak sadar.

Baca Juga: [Buku Bahasa Indonesia] God Is Not Great - Christopher Hitchens

Efek Obat pada Transmisi Sinaptik. Banyak obat diketahui meningkatkan eksitabilitas neuron, dan yang lain menurunkannya. Sebagai contoh, kafein, teofilin, dan teobromin yang terdapat masing-masing dalam kopi, teh, dan kakao, semuanya meningkatkan eksitabilitas neuron, kemungkinan dengan menurunkan ambang eksitasi neuron.

Strychnine adalah salah satu agen paling terkenal yang meningkatkan eksitabilitas neuron. Namun, zat ini tidak bekerja dengan menurunkan ambang eksitasi neuron; sebaliknya, ia menghambat aksi beberapa zat neurotransmiter inhibitorik normal, terutama efek inhibitorik glisin di medula spinalis. Oleh karena itu, efek neurotransmiter eksitatorik menjadi berlebihan, dan neuron menjadi sangat tereksitasi hingga mengalami discharge repetitif cepat yang menyebabkan spasme otot tonik berat.

Sebagian besar anestesi meningkatkan ambang membran neuron untuk eksitasi dan dengan demikian menurunkan transmisi sinaptik di banyak titik dalam sistem saraf. Karena banyak anestesi sangat larut dalam lipid, beberapa di antaranya mungkin mengubah karakteristik fisik membran neuron sehingga menjadi kurang responsif terhadap agen eksitatorik.

Delay Sinaptik. Selama transmisi sinyal neuron dari neuron presinaptik ke neuron postsinaptik, sejumlah waktu diperlukan dalam proses: (1) pelepasan neurotransmiter oleh terminal presinaptik; (2) difusi neurotransmiter ke membran neuron postsinaptik; (3) aksi neurotransmiter pada reseptor membran; (4) aksi reseptor untuk meningkatkan permeabilitas membran; dan (5) difusi masuk natrium untuk meningkatkan EPSP ke tingkat yang cukup tinggi untuk memicu potensial aksi. Waktu minimal yang diperlukan untuk semua peristiwa ini terjadi, bahkan ketika sejumlah besar sinaps eksitatorik distimulasi secara simultan, adalah sekitar 0,5 milidetik, yang disebut delay sinaptik.

Neurofisiolog dapat mengukur waktu delay minimal antara volley impuls input ke suatu kumpulan neuron dan volley output yang dihasilkan. Dari pengukuran waktu delay, dapat diperkirakan jumlah neuron seri dalam suatu sirkuit.

Baca Juga: Buku Bahasa Indonesia Guyton And Hall Textbook of Medical Physiology 38-45

DAFTAR PUSTAKA