MekanisMe keRJa neUROn

sisteM saRaf

B. MekanisMe keRJa neUROn

Sel saraf adalah sel yang berfungsi menghantarkan rangsang­

an. Pada dasarnya neuron bekerja dengan cara menghasilkan dan mengantarkan potensial aksi yang merupakan gelombang listrik (transmisi listrik) yang menjalar di neuron. Hal ini berlangsung karena kondisi listrik dari membran neuron dapat mengalami per­

ubahan­perubahan.

Potensial membran diukur dengan menggunakan voltmeter.

Besarnya potensial membran yang diukur saat sel istirahat dina­

makan potensial istirahat atau membran potensial dasar (Resting potential membran-RMP). Besarnya potensial istirahat ini berbeda, tergantung kepada jenis selnya (­100 sampai dengan ­30 mV). Tan­

da minus (­) menunjukkan bahwa keadaan di sisi dalam membran lebih negatif dari pada di sisi luar membran. Perbedaan potensial tersebut disebabkan oleh distribusi Na⁺ dan K⁺ yang tidak seim­

bang di kedua sisi membran sel saraf. Resting potensial membran

(RMP) dapat dipahami dengan mudah dengan menganalisis ter­

lebih dahulu distribusi ion melintasi membran bersama dengan permeabilitas yang berbeda­beda dari membran sel neuron terha­

dap berbagai ion.

Tabel 3.1. Distribusi dari ion-ion utama pada akson cumi-cumi (Rastogi, 2007:

316)

ion akson

Potensial equilibrium Konsentrasi di dalam

sitoplasma (mM) Konsentrasi di cairan ekstraseluler (mM)

K⁺ 400 20 -75

Na⁺ 50 440 +55

Cl^- 52 560 -60

Dari tabel tersebut terlihat bahwa tidak ada distribusi ion yang sama di dalam dan di luar membran sel saraf (akson). Pada kondisi basal, membran sel neuron bersifat sangat permeabel terhadap ion K⁺ karena dalam kondisi basal tersebut, channel K⁺ di dalam mem­

bran sel terbuka dan memungkinkan ion­ion tersebut untuk masuk ke dalam sel. Membran tersebut kurang permeabel terhadap ion Na⁺, hanya sekitar seper dua puluh lima dari ion K⁺. Permeabili­

tas terhadap ion ditentukan oleh keberadaan saluran ion (channel) yang selektif di dalam membran sel (Squire et al., 2008: 111). Chan-nel tersebut berupa pori protein yang membentuk saluran di dalam membran yang dapat menutup dan membuka. Jika salah sa tu chan-nel terbuka, pergerakan ion melewati membran dapat berlangsung dan juga sebaliknya jika channel tersebut tertutup.

Adapun mekanisme kerja saraf meliputi fase istirahat (resting potensial), depolarisasi, repolarisasi, hiperpolarisasi (Willmer, P, Stone, G, Johnston; 2005, 227) sebagai berikut:

1. Fase Istirahat

Pada kondisi basal, membran sel neuron bersifat sangat per­

meabel terhadap ion K⁺ karena pada kondisi basal channel K⁺di dalam membran sel terbuka dan memungkinkan pelaluan ion­ion tersebut, sedangkan ion Na⁺ kurang permeabel. Per­

meabilitas terhadap ion ditentukan oleh keberadaan saluran

ion (channel) yang selektif di dalam membran sel yang hanya ion­ion tertentu saja yang dapat melewatinya. Pada kondisi istirahat, baik saluran natrium maupun saluran kalium berada dalam keadaan tertutup, namum tetap mempertahankan po­

tensial istirahat membran.

2. Fase Depolarisasi

Selama fase depolarisasi itu, potensial aksi dibangkitkan ke­

tika gerbang aktivitas saluran natrium membuka, saluran ka­

lium tetap tertutup. Ion natrium masuk ke dalam sel dalam jumlah besar, sehingga bagian dalam sel menjadi lebih positif.

Potensial aksi adalah perubahan polaritas membran di mana bagian dalam neuron berubah dari muatan negatif men­

jadi positif selama beberapa milisekon. Potensial aksi terjadi ketika neuron menyampaikan informasi. Potensial aksi ini ditransmisikan sepanjang akson dengan kecepatan mencapai 120m/s. Kecepatan konduksi ini hanya berlangsung di akson besar yang bermielin. Pada akson yang lebih kecil dan tidak bermielin, kecepatan konduksi hanya sekitar 2.5 m/s. Salah satu aspek penting dari potensial aksi adalah transmisi poten­

sial aksinya tanpa mengalami pengurangan potensial sepan­

jang akson sehingga ukuran potensial aksi pada hillock akson (sambungan antara akson dan badan sel) sama besar dengan potensial aksi yang terdapat di terminal akson.

Potensial aksi merefleksikan terbukanya channel­chan-nel ion dan masuknya (influks) Na⁺ ke dalam sel mengikuti stimulus eksternal. Tidak semua stimulus akan menghasilkan potensial aksi, namun hanya stimulus yang mampu mening­

katkan potensial dasar membran (RMP) ke level ambang ba­

tas. Ambang batas potensial aksi membran berkisar antara 10­15mV di atas RMP. Pada level ambang batas, mekanisme umpan balik positif dimulai yang memicu masuknya Na⁺ ke dalam sel diikuti oleh ion Na⁺ lainnya secara terus­menerus.

Perubahan awal dari potensial membran ini dikenal dengan depolarisasi. Selanjutnya akan tercapai tegangan puncak sela­

ma potensial aksi berlangsung.

3. Rising Phase/Fase Transmisi Potensial Aksi Sepanjang Akson Potensial aksi, yang berasal dari hilloks akson harus melewa­

ti terminal akson sebelum menimbulkan pengaruh terhadap neuron, otot, atau jaringan glandular lainnya. Ini juga ber­

langsung dengan arus lokal. Hal yang terjadi selama poten­

sial aksi adalah bahwa muatan postif di sebelah dalam mem­

bran akson ditarik ke sisi sebelahnya yaitu ke bagian yang lebih negatif. Masuknya muatan positif cenderung untuk me­

mindahkan potensial membran ke ambang batas (treshold).

Jika treshold tercapai, potensial aksi menjalar sepanjang akson. Alasan bahwa selubung mielin mempercepat transmi­

si potensial aksi adalah bahwa seketika setelah membran di sebelahnya mengalami depolarisasi, potensial aksi meloncat dari satu nodus ranvier ke nodus ranvier lainnya. Ini dise­

but dengan konduksi saltatoris. Akson perlu diselubungi oleh mielin karena pergerakan ion­ion yang diperlukan un­

tuk menghasilkan potensial aksi terhalang pada bagian yang berselubung mielin tersebut sedangkan pada daerah yang ti­

dak berselubung (naked region) di nodus ranvier, ion­ion akan bergerak. Oleh sebab itu, satu­satunya tempat di mana ter­

jadinya pergerakan ion adalah pada nodus ranvier yang tidak bermielin, yang akan bermanifestasi pada mekanisme pelon­

catan aksi potensial dari satu nodus ke nodus ranvier lainnya di sepanjang akson. Dengan cara itu, kecepatan transmisi po­

tensial aksi akan meningkat.

4. Fase Repolarisasi

Fase ini juga disebut fase refraktori. Pada fase ini, gerbang in­

aktivasi menutup saluran natrium, dan saluran kalium terbu­

ka. Ion kalium meninggalkan sel, dan bagian dalam sel men­

jadi lebih negatif dibandingkan dengan bagian luar sel akibat kehilangan muatan positif. Hal ini menyebabkan potensial membran kembali ke kondisi dasar (RMP).

5. Fase Undershoot atau Hiperpolarisasi

Pada fase ini saluran natrium tertutup, tetapi saluran kalium tetap terbuka karena gerbangnya yang relatif lambat tertutup,

tidak mempunyai cukup waktu untuk merespons repolarisa­

si membran. Kondisi ini disebut dengan fase hiperpolarisasi.

Dalam tempo satu atau dua milidetik berikutnya keadaan isti­

rahat dipulihkan, dan sistem tersebut siap untuk merespons stimulus lain.

gaMbaR 3.5. Mekanisme kerja saraf (Chambell et al., 2008)