SUSUNAN SARAF PUSAT

Sri Kadarsih Soejono

Bagian Ilmu Faal

Ø  Otak ikut berperan dalam mempertahankan homeostasis dengan cara menerima rangsang sensoris, menerima informasi, mengontrol keputusan, dan terjadi aktivitas motorik.

Ø  Menentukan kesamaan, merasa lapar, ketawa, proses-proses tersebut dalam saraf masing-masing memerlukan tempat sendiri-sendiri di dalam otak

Ø  Otak orang dewasa terdiri dari kira-kira 100 milyar neuron dan 10-50 trilyun neuroglia dengan berat kurang lebih 1300 g. Rata-rata tiap antar neuron dengan neuron yang lain disusun oleh 1000 sinaps. Jadi banyaknya sinaps sampai ribuan trilyun atau 10¹⁵, melebihi jumlah bintang di galaksi.

Ø  Selain itu otak juga sebagai pusat intelek, emosi, perilaku, dan memori

Ø  Bagian-bagian utama otak, ada 4 bagian:

ü  Batang otak

ü  Diencephalon

ü  Cerebellum

ü  Cerebrum

1.       Batang otak :

a.       Mid brain

b.      Pons

c.       Medulla Oblongata

2.       Diencephalon:

a.       Thalamus

b.      Hypothalamus

c.       Kelenjar Pineal (Epithalamus)

Ø  Pelindung otak:

                Kranium dan menginges kranialis melindungi dan melingkungi otak. Meninges kranialis berlanjut menjadi meninges spinalis. Lapisan pelindung terdiri dari: duramater paling luar, arachnoid mater lapis tengah, piamater lapis paling dalam.

Peredaran darah datang dari carotis interna dan arteria vertebralis, dan vena jugularis pembuluh pembawa darah kembali ke jantung.

Berat otak adalah 2% dari berat badan, tetapi pemakaian oksigen dan glukosa sebesar 20% dari seluruh keperluan badan sewaktu istirahat

Ø  Blood-Brain-Barrier

Blood-Brain-Barrier (BBB) melindungi sel-sel otak dari substansia yang datang dari pembuluh darah ke jaringan otak. BBB terdiri dari tight junctions   yang menutup sel-sel endotel di pembuluh kapiler otak. Selain itu terdapat neuroglia yang menekan kapiler dan mensekresikan bahan kimia untuk mempertahankan tight junctions tetap permeabel.

Gula dapat keluar ke jaringan dari pembuluh darah melalui BBB otak dengan cara transport aktif. Kreatinin, ion-ion ureum melalui BBB dengan pelan-pelan, dan yang sama sekali tidak dapat melalui BBB adalah protein dan antibiotik tertentu (dari dalam pembuluh darah ke jaringan otak). BBB dapat rusak akibat trauma, toksin, inflamasi.

Ø  Cairan Serebrospinal (CSF)

CSF merupakann cairan jernih tidak berwarna, melindungi otak dan serabut spinal dari bahan kimia dan cedera fisik. CSF juga membawa oksigen, glukosa dan bahan kimia yang penting dari dalam darah dan neuroglia. CSF mengandung glukosa, protein, asam laktat, urea, dan kation (ion Na, K, Ca, Mg), dan anion (ion HCO3), leukosit.

Ø  Sirkulasi CSF

CSF dibuat oleh pleksus khoroid suatu anyaman kapiler dalam dinding ventrikel masuk ke ventrikel III dengan melalui jalan sempit (foramen interventrikuler) kemudian ke serebral aqueduk yang kemudian melalui mid brain menuju ke ventrikel IV . Kemudian disirkulasikan ke kanalis sentralis medula spinalis dan ruang subarakhnoid yang mengelilingi permukaan otak dan medula spinalis.

Ø  Hidrosefalus

Hidrosefalus adalah suatu kelainan di otak, misalnya akibat adanya tumor, inflamasi, dan malformasi pertumbuhan, sehingga mengganggu aliran CSF. Jika mengalami akumulasi di ventrikel terjadi peningkatan tekanan CSF.

Peningkatan ini menyebabkan suatu kodisi yang dinamakan hidrosefakus. Bayi dengan fontanel belum tertutup dan keluar benjolan akibat tekanan intra otak, tekanan yang menetap ini akan menekan saraf, otak dan dinding kepala.   

Ø  Batang Otak

Batang otak terletak di antara medula spinalis dan diensefalon, terdiri dari

ü  medula oblongata,

ü  pons, dan

ü  mid brain.

Ø  Medula Oblongata

ü  Bagian putih medula oblongata berisi saraf sensoris (ascending) dan saraf motoris  (descending) yang jalan antar medula spinalis dan bagian dari otak

ü  Bagian kiri menyilang ke kanan  , sehingga setiap sisi otak mengontrol gerakan sisi yang lain

ü  Medula oblongata mengandung nuklei dan membentuk sinaps sehingga berwarna abu-abu. Beberapa nuklei ini mengontrol fungsi vital badan.

ü  Antara lain:

1.       pusat kardiovasa, mengatur frekuensi dan kekuatan denyut jantung dan diameter pembuluh darah.

2.       pusat respirasi

3.       pusat refleks muntah, batuk, menelan, dan bersin

ü  Cedera medula oblongata :

1.       Trauma tengkuk bagian atas atau kepala bagian belakang dapat  berakibat fatal

2.       Trauma non fatal menyebabkan terjadinya saraf kranial cedera. , yang nampak jelas adalah tidak teraturnya frekuensi respirasi dan denyut jantung

Ø  Pons

Pons terletak di atas medula dan anterior serebellum. Terdiri dari traktus dan nuklei, menghubungkan bagian otak dengan bagian lain dari otak.Sebagai penghubung adalah axon . Pons mempunyai hubungan dengan saraf kranial yaitu nervus trigeminus (V), nervus abdusen (VI), nervus fasialis (VII), nervus vestibularis (VIII)

Ø  Mid Brain (mesensefalon)

ü  Mid brain merupakan perpanjangan pons ke diensefalon.

ü  Bagian posterior bekerja sebagai refleks aktivitas penglihatan tertentu, sebagian lagi bekerja untuk pendengaran dari reseptor di telinga ke thalamus.

ü  Mesensefalon tersusun oleh nuklei baik di kiri maupun kanan substansia nigra, besar dan berpigmen: neuron yang melepas dopamin. Ada hubungan dari substansia nigra ke basal ganglia yang mengontrol aktivitas otot di bawah sadar. Cederanya neuron-neuron tersebut ada hubungannya dengan penyakit Parkinson.

Ø  Di daerah substansia nigra ada nuklei yang berwarna merah (banyak pembuluh darah) dan pigmen Fe di dalam neuronal cell body. Axon dari serebellum ke korteks serebral mempunyai sinaps di daerah ini, yang berfungsi bersama serebellum untuk koordinasi gerak otot

Ø  Diensefalon

Diensefalon merupakan kepanjangan dari batang otak ke serebrum dengan melingkungi ventrikel III. Termasuk talamus , hipotalamus, dan epitalamus

ü  Talamus merupakan stasiun-stasiun perekam untuk impuls sensori sampai area sensori di korteks serebral dari medula spinalis, dan batang otak. Juga merupakan tempat presepsi sakit, termal, tekanan yang tergantung dari saraf yang membawa impulsnya ke korteks serebri.

ü  Talamus ikut berperan dalam fungsi otot dalam hal mentransmisi impuls dari serebellum dan basal ganglion ke area motorik di korteks serebri.

ü  Selain itu juga sebagai penghubung antara saraf di bagian lain di serebrum, mengatur dan mengontrol aktivitas motorik dan mempertahankan kesadaran.

ü  Berdasarkan fungsi dan letak, nuklei dapat dibagi menjadi 7 kelompok:

1.       nuklei anterior: menghubungkan hipotalamus dan sistem limbik, berfungsi untuk emosi, regulasi kesadaran, dan memori

2.       nuklei medialis : menghubungkan korteks serebri, sistem limbik, dan ganglion basalis.Berfungsi dalam emosi, belajar, memori, kewaspadaan, dan berfikir-mengerti

3.       nuklei lateralis: menghubungkan kolikuli superior, sistem limbik dan semua lobus korteks serebri. Nuklei lateralis dorsalis untuk ekspresi emosi, nukleus lateralis posterior dan nukleus pulvinar membantu dalam menginterprerasi informasi sensori

4.       nuklei ventral terdiri dari 5 nuklei:

a)      nukleus ventral anterior, ikut serta dalam fungsi motorik, gerakan bertujuan.

b)      nukleus ventral lateralis, menghubugkan serebellum dan bagian motorik di korteks serebri. Neuron tersebut aktif sewaktu gerakan di daerah yang berlawanan dari badan

c)       nukleus ventral posterior, berfungsi dalam impuls somatik sensori: tekanan, proprioseptif, raba, getaran, panas, dingn, dan sakit datang dari muka badan ke korteks serebri

d)      nukleus genikulatum lateralis, berfungsi dalam impuls visual untuk melihat dari retina ke area primer visual korteks serebri

e)      nukleus genikulatum medialis, berfungsi dalam impuls auditori untuk mendengar dari alat pendengar ke area primer pendengaran di korteks serebri

5.       Nuklei intralaminer , terletak di dalam lamina medularis interna dan berhubungan dengan retikulum formasi, serebellum, basal ganglia dan area putih di korteks serebri.  Berfungsi dalam persepsi sakit, integrasi sensori, dan informasi motorik

6.       Nukleus midline, tipis seperti pita dan menempel pada venntrikel III. Berfungsi diperkirakan dalam emosi penghidu

7.       Nukleus retikuler, mengelilingi talamus , berfungsi memonitor , menyaring dan mengintegrasi aktivitas nukleus lainnya yang ada di talamus.

Ø  Hipotalamus.

                Hipotalamus merupakan bagian kecil dari diensefalon yang terletak di bawah talamus. Penuh dengan nuklei dan ada 4 daerah besar, yaitu:

ü  daerah mammilaris, berfungsi sebagai stasiun penerima refleks keseimbangan dan penghidu

ü  daerah tubural, daerah paling lebar di hipotalamus

ü  daerah supraoptik, terletak di batas khiasma optisi nervus paraventrikular, nervus supraoptikus, nervus hipotalamus anterior

ü  daerah praoptik

Hipotalamus mengontrol aktivitas badan dan salah satu tugas yang besar adalah mengatur homeostasis

Hipotalamus berhubungan dengan kelenjar pituitari untuk memproduksi bermacam hormon

Hipotalamus mengontrol mengintegrasi aktivitas sistem saraf autonom.

Bersama dengan sistem saraf autonom (SSA) hipotalamus mengatur aktivitas viseral: denyut jantung, makanan melalui traktus gastrointestinal, dan kontraksi vesika urinaria

Ø  Hipotalamus

1.       menghasilkan hormon

2.       mengatur emosi dan perilaku

3.       meregulasi makan dan minum

4.       mengatur suhu badan

5.       mengatur ritme sirkadian dan kesadaran

Ø  Epitalamus.

Epitalamus di dalamnya ada kelenjar pineal yang mensekresi melantonin.

Melantonin disekresikan lebih banyak sewaktu gelap dibanding pada saat terang

Ø  Serebellum

Serebellum berlokasi di daerah posterior dari medula oblongata, Ada pasangan kumpulan axon yang dinamakan pedunkulus serebellum melekat di serebellum dan serebrum, warna putih, yang menghubungkan serebellum dan bagian lain di otak.

Pedunkulus inferior serebelli membawa sensori dari apparatus vestibular di telinga, dan juga dari proprioseptor dari seluruh tubuh ke serebellum.

Serebellum adalah organ utama untuk mengatur postur dan keseimbangan .

Ataxia, adalah penyakit akibat cedera di serebellum, dan kehilangan koordinasi otot skelet. Dengan tutup mata penderita tidak dapat memegang ujung hidungnya

Koordinasi dimulai dari letak otot di bagian tubuh sampai ke otot bicara, koordinasi otot bicara diatur oleh serebellum.

Penderita dengan cedera serebellum gerakan dan jalannya menjadi abnormal

Terlalu banyak minum alkohol dapat seperti penderita ataxia, karena alkohol menghambat aktivitas serebellum

Ø  Serebrum

Serebrum adalah sebagai status intelegensia.

Serebrum menyiapkan untuk kita dapat bicara, membaca , menulis dan kalkulasi, mengkomposisi musik , mengingat yang lampau,  membuat rencana, dan membayangkan hal-hal yang belum pernah terjadi.

Serebrum separo kiri dan separo kanan dinamakan hemisferes.

Sebagai lapisan paling luar adalah korteks serebri

Serebrum terdiri dari lobus-lobus. Hemisferes terdiri dari 4 lobi: frontal, parietal, temporal, dan oksipital.

REFLEX

Ginus Partadiredja

Department of Physiology

Refleks

v  Cepat otomatis, respon spontan diprediksi
                untuk stimulus tertentu

v  bawaan (menarik tangan jauh dari permukaan panas)

v  dipelajari (keahlian mengemudi)

v  Somatik (otot rangka)

v  Otonom (kelenjar, otot jantung & halus)

v  refleks spinal

v  refleks kranial

Refleks ARC KOMPONEN:

v  Reseptor sensorik         sensorik / aferen neuron       mengintegrasikan pusat Motor / neuroneferen        efektor

v  Monosynaptic refleks (misalnya refleks peregan)

v  Polysynaptic refleks (misalnya penarikan)

 

A.      Regangkan refleks

B.      refleks tendon

C.      Fleksor (penarikan refleks)

D.      Refleks penyebrangan ekstensor

1.    Regangkan refleks

v  Kontrol otot panjang       kontraksi otot respon

v  Monosynaptic refleks

v  Tapping tendon di siku (bisep & trisep refleks),pergelangan tangan, lutut (refleks lutut / refleks patela), pergelangan kaki (Achilles refleks)

OTOT

a)    Extrafusal

b)    Intrafusal (spindle otot) serat

Otot spindle

a)      Nuclear bag fibre

b)      Nuclear chain fibre

Neuron sensori

a)      Nuclear bag fibre ß Ia afferent fibres

b)      Nuclear chain fibre ß Ia and II afferent fibres

Neuron motoris

a)      Extrafusal fibres ß Alpha motor neuron

b)      Intrafusal fibres ß Gamma motor neuron

Nuclear kantong serat         refleks regangan dinamis
nuclear jaringan serat         refleks regangan statis                     refleks peregangan

GAMMA MOTOR NEURON:

·        Diatur oleh otak, voluntary

·        Memuluskan gerakan otot selama kontraksi

·        Mencegah gerakan menyentak

·        Alpha & gamma motor neuron dirangsang serentak 

2.   Reflex tendon

·        Control ketegangan otot         respon relaksasi otot

·        Polysynaptic, ipsilateral

·        Golgi tendon organs à Ib afferent neuron àmedula spinalisà

a.       Inhibitory interneuron à neuron  Motor  inhibited/ relaxes otot

b.      Excitatory interneuron à neuron motor bersemangat / antagonis otot kontrak.

SISTEM MOTORIK

Ginus Partadiredja

Bagian Fisiologi FK UGM

AREA MOTORIK KORTEKS

v  Korteks motorik primer (M1)

v  Supplementary motor area

v  Korteks premotorik

v  Korteks parietalis posterior

v  Korteks motorik (30%)

v  Lobus parietalis (40%)                  Traktus kortikospinalis & kortikobulbaris

v   Korteks premotorik (30%)

v  Supplementary motor area (SMA)

Ø   Peta otot tubuh, tapi < detil dibandingkan M1

Ø   Pemrograman

Ø   Proyeksi ke M1

Ø   Gerak bilateral, rotasi badan/ tangan, gerak mata, fiksasi bahu, gerakan “sikap”, latar belakang terhadap gerakan halus

Ø   Eksperimen:

§  Gerak random jari à hanya M1 aktif

§   Gerak jari dengan sekuens spesifik à M1 & SMA aktif

§   Membayangkan gerak jari sekuens spesifik à SMA aktif

v  Area premotor

Ø   Peta otot tubuh, tapi < detil dibandingkan M1

Ø   Input dari area sensoris, output ke M1

Ø   Fungsi belum banyak diketahui, mungkin untuk persiapan gerakan

Ø   Kontrol postur, gerakan kelompok otot untuk tugas khusus

Ø   Eksperimen pada kera:

§   Dilatih menggerakkan tangan ke target setelah tanda

§   Sinyal tanda siap muncul à kera bersiap

§   Tanda “go” muncul à kerak menggerakkan tangan

§   Neuron PMA aktif antara tanda siap dan tanda “go”

v  Traktus kortikobulbar:

•          Saraf kranial III, IV, V, VI, VII, IX, X, XI, XII

•           Otot-otot kepala & leher (bola mata, lidah, leher, mengunyah, ekspresi wajah, bicara)

v   Traktus kortikospinalis ventralis/ anterior (20%):

•           Otot-otot proksimal/ aksial

•           Penyesuaian postur

•           Gerakan umum (gross movements)

v   Traktus kortikospinalis lateralis (80%):

•           Otot-otot distal

•           Gerakan trampil (skilled movements)

v  Sistem piramidalis versus sistem ekstrapiramidalis?

•           Traktus kortikospinalis dianggap = piramidalis

•           Padahal: Traktus kortikospinalis ventralis tak lewat piramid

•           Sistem ekstrapiramidalis à multi fungsi

v  Kelainan “upper motor neuron” versus “lower motor neuron”

v   Kelainan upper motor neuron dianggap paralisis spastik

v   Padahal: kelainan murni traktus kortikospinalis (upper motor neuron) à paralisis flaksid

v  Integrasi

  Transeksi aksis à lepas kontrol dari pusat bagian atas

v   Integrasi spinal

  “Spinal shock” à refleks menurun kemudian à - respon kembali

                                                                                                  - hiperaktif

v  Komplikasi transeksi spinal:

•           Ulcus decubitus

•           Katabolisme protein badan

•           Matriks protein tulang terurai

v  Paraplegia à lesi pada medula spinalis thorakal/ lumbal atas

v   Quadriplegia à Segmen C8/ T1

v   Hemiplegia à Di atas C5

v   Poliomyelitis à lower motor neuron medula spinalis/ batang  otak

v   Ischiadica à Hernia nucleus pulposus (HNP), injeksi IM

v   Herpes zoster à Ganglia saraf kranialis/ radiks posterior saraf spinalis

v   Meningitis spinalis

v  Refleks otonom

v   Refleks seksual

v   Refleks massa (mass reflex): miksi, defekasi, berkeringat, tekanan darah naik turun

GANGLIA BASALIS

•          Fungsi:

1. Konversi pikiran abstrak menjadi gerakan sadar
2. Inisiasi & akhir gerakan
3. Tonus otot
4. Perencanaan & pemrograman gerakan
5. Kontrol intensitas relatif gerakan sekuensial
6. Merangkai/ mengurutkan gerakan berturutan, jamak, paralel, untuk mencapai tujuan motorik kompleks spesifik
7. Kontrol “timing” dan dimensi gerakan
8. Arah, amplitudo, kecepatan, mulai gerakan
9. Hambat gerakan tak perlu

Metabolisme:

•          Konsumsi O2 tinggi

•          Kandungan Cu substantia nigra & locus coeruleus tinggi

KELAINAN-KELAINAN GANGLIA BASALIS

1. Hiperkinetik: Gerakan abnormal berlebihan
1. Chorea: Gerakan “menari” cepat, tak sadar-tak terorganisasi (awal gerakan: sadar), menyentak
2. Athetosis: Gerakan lambat, kontinyu (awal gerakan: sadar à gerak tak sadar-tak terorganisasi)
3. Ballismus: Gerakan tak sadar, keras, kuat
2. Hipokinetik
1. Akinesia: Kesulitan mengawali gerakan/ gerakan spontan menurun
2. Bradykinesia: Lambatnya gerakan

Huntington’s Disease

•           Kelainan genetik (autosom dominan)

•           Peningkatan gerakan choreiform hiperkinetik à akhirnya melumpuhkan penderita

•           Demensia à kematian (10 – 15 tahun)

•           Neuron-neuron GABAergik & kolinergik intra-striatal hilang à Inhibisi dari striatum ke GPe hilang à hiperkinetik

•           Belum ada obat efektif

Parkinson’s Disease

•           Degenerasi neuron-neuron dopaminergik sistem nigrostriatal, dopamin, & reseptor dopamin

•           Gejala klinis:

ü  Hipokinetik: Akinesia & bradykinesia

ü  Hiperkinetik: Rigiditas & tremor

ü  Pengurangan gerakan-gerakan pengiring terkait, misal: gerakan tangan waktu berjalan (gerak normal, tak sadar)

ü  Pengurangan ekspresi muka terkait emosi

ü  Rigiditas à peningkatan impuls motorik pada otot agonis & antagonis

ü  Tremor saat istirahat, hilang waktu gerak

CEREBELLUM

•           Fungsi:

1. Monitor perbedaan rencana & eksekusi gerakan (koreksi)
2. “Timing” aktivitas motorik
3. Gerakan amat trampil, terkoordinasi, cepat
4. Perubahan cepat satu gerakan ke gerakan berikutnya
5. Kontrol intensitas kontraksi otot
6. Kontrol interaksi instan otot agonis & antagonis
7. Membantu korteks serebri à “turn on/ off” otot, perencanaan & pemrograman
8. Membantu batang otak à gerak postural, cepat, equilibrium
9. Membantu medulla spinalis à meningkatkan refleks regang
10.  Mengurangi “error” dalam gerakan

Kelainan-kelainan Cerebellum:

•           Dismetria à kemampuan prediksi jauhnya gerak menurun

•           Ataxia à gerakan tak terkoordinasi

•           Past pointing à gerakan melebihi titik tuju

•           Disdiadokokinesia à gerakan campur aduk

•           Disartria à gangguan koordinasi otot bicara

•           “Intention tremor” à osilasi gerakan/ bolak-balik

•           Cerebellar nystagmus à tremor mata ketika mencoba fiksasi pada satu obyek di satu sisi kepala

•           Hipotonia à akibat rusaknya nuclei dentatus & interpositus

Referensi

1. Bear MF, Connors BW, Paradiso MA (2007). Neuroscience: Exploring the Brain. 3rd ed. Chapter 14 Brain Control of Movement. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins. P 463.
2. Ganong WF (2005). Review of Medical Physiology. 22nd ed. Chapter 12 Control of Posture and Movement. Asia: McGraw Hill. Pp. 202-222.
3. Guyton AC, Hall JE (2006). Textbook of Medical Physiology. 11th ed. Chapter 56 The Cerebellum, the Basal Ganglia, and Overall Motor Control. Philadelphia: Elsevier Saunders. Pp. 698-713
4. Mihailoff GA, Haines DE (2006). Chapter 24 Motor System I: Peripheral Sensory, Brainstem, and Spinal Influence on Anterior Horn Neurons. In: Haines DE (ed). Fundamental Neuroscience for Basic and Clinical Applications. 3rd ed. Churchill Livingstone Elsevier, Philadelphia. Pp. 380-393.
5. Mihailoff GA, Haines DE (2006). Chapter 25 Motor System II: Corticofugal Systems and the Control of Movement. In: Haines DE (ed). Fundamental Neuroscience for Basic and Clinical Applications. 3rd ed. Churchill Livingstone Elsevier, Philadelphia. Pp. 394-412.
6. Tortora GJ, Derrickson BH (2009). Principles of Anatomy and Physiology. 12th ed.  Chapter 16 Sensory, Motor, and Integrative Systems. Asia: John Wiley & Sons. Pp. 583 - 590