Sistem Syaraf Pusat

I. Learning Objective

1. Apa yang dimaksud sistem syaraf pusat?
2. Perkembangan sistem syaraf pusat
3. Struktur makro dan mikro sistem syaraf pusat?
4. Fisiologi sistem syaraf pusat?
5. Gangguan sistem syaraf pusat?

II. Pembahasan
1. Apa yang dimaksud sistem syaraf pusat?
Dalam pembagiannya, sistem saraf dibagi menjadi 2 bagian besar yakni sistem saraf pusat, dan sistem saraf tepi/perifer. Sistem saraf pusat terbagi lagi menjadi otak dan medulla spinalis, sedangkan untuk sistem saraf tepi masih terbagi lagi menjadi susunan saraf otonom dan susunan saraf somatic. Selanjutnya sistem saraf otonom dibagi lagi menjadi sistem saraf simpatik dan sistem saraf parasimpatik.
Terdapat perbedaan antara sistem saraf pusat dan sistem saraf tepi, antara lain:

• Pada sistem saraf pusat kumpulan neuron disebut dengan nuclei, sedangkan pada sistem saraf tepi disebut dengan ganglion.
• Pada sistem saraf pusat, kumpulan akson disebut dengan traktus sedangkan pada sistem saraf tepi kumpulan aksodisebut nervus.

(Astuti, 2007)

2. Perkembangan sistem syaraf pusat?
Sistem saraf berasal dari lapisan ektodermal. Proses pembentukan sistem saraf disebut neurogenesis.
Calon sistem saraf mulai terbentuk pada saat proses tubulasi (proses pembentukan bumbung-bumbung calon organ tubuh).
Bentuk dasar dari sistem saraf pusat vertebrata adalah dorsal, cekung, berbentuk tubuler yang berasal dari lapisan tebal neuroectoderm. Lapisan neural menebal dengan arah longitudinal dari dorsal ke notokoda (sumbu tubuh) pada masa presomik. Lapisan neural lalu mengalami invaginasi untuk membentuk neural groove. Pada bagian tepi tumbuh tengah dan bergabung pada sumbu longitudinal untuk membentuk tabung neural, dua lapisan ectoderm ini terpisah satu sama lain. Sel-sel mengalami segregrasi (pemisahan) sebagai puncak neural sel.

Bagian akhir rostral dari tabung neural terakumulasi dan berkembang menjadi sel nerves dan terbagi menjadi komponen otak yang berasal dari perkembangan vesikel. Proses cepalisasi diawali dari pemunculan tiga vesikel, prosencephalon, mesencephalon, rhombencephalon.
Prosencephalon dibagi menjadi dua vesikel, yaitu telencephalon yang tumbuh secara extensif dan menutup bagian rostral dari vesikel yang disebut hemisfere cerebrum, dan diencephalon yang dibedakan menjadi talamus dan berbagai subdivisi talamus (epitalamus, thalamus, metathalamus, subthalamus, hypothalamus) dan berhubungan dengan perkembangan metatalamus.

Bagian mesencephalon tidak terbagi menjadi vesikel-vesikel lain, tetapi tumbuh secara langsung menjadi otak tengah. Bagian tabung neural disebut mesencephalic aquaduct, yang terhubung dengan ventrikel III rostral dan ventrikel ke IV caudal. Ventrikel ke IV berkembang menjadi rhombencephalon yang terbagi menjadi metencephalic dan myelencephalic. Metencephalic tumbuh menjadi cerebellum dorsal dan pons ventral dan myelencephalic menjadi medula oblongata yang berarti di foramen magnum, corda spinalis berlanjut ke caudal.

Pertumbuhan dari tabung neural adalah hasil dari proliferasi neuroepitel yang bersegregasi menjadi puncak neural sel, yaitu neuroblas dan glioblast.

• Neuroblast menjadi neuron sistem saraf pusat
• Glioblast menjadi neuroglial sistem saraf pusat
• Puncak neural sel terpisah dari tabung neural dalam garis lumen dari tabung yang dinamakan germinal atau lapisan matrix. Lapisan ini terdiri dari sel neuroepiteal. Sel-sel anakan lalu bermigrasi ke perifer membentuk lapisan mantel di bagian tengah. Neuroblas di lapisan ini dapat membatnuk lapisan luar lamina marginal.
• Ketika akhir perkembangan saraf pusat, ada 3 lapisan yang akan berubah menjadi substansi putih dan substansi abu-abu, lapisan ependimal, dan sebuah cekungan di longitudinal, sulcus limitant terdapat di tabung neural dari mesenfalon caudal (Banks, 1993)

3. Struktur makro dan mikro sistem syaraf pusat?

• Makroanatomi

A.Pisces
Bagian encephalon yang paling berkembang adalah cerebellum.Meninges masih primitif ,hanya selapis tapi dibedakan endomenik dan ectomenikTampak bagian dorsal ,dari rostral terdapat bulbus olfactorius,tractus olfactorius,lobus olfactorius,prosencephalon(pillum dan corus striatum),lobus opticus,cerebellum da medula oblongata.Bagian ventralnya terlihat chiasma nervi optici dan hypofisis(Soewasono,R.,1974).
B. Amphibia
Systema nervosum centrale (susunan saraf pusat) terdiri atas :
1) Encephalon
Tersimpan dan dilindungi oleh tulang-tulang kepala (cranium), dibungkus oleh selaput otak:

• endorachis yang menempel langsung pada tulang cranium.
• Durameter yang terpisah oleh endorachis oleh ruangan; spatium epidurale
• Piameter yang terpisah dari durameter oleh ruangan: spatium subdurale. Piameter menempel langsung pada jaringan otak. Di dalam spatia tadi terdapat cairan: Liquor cerebrospinalis yang rupanya hampir sama dengan cairan lymphe.

Embrional encephalon terdiri atas 3 bagian pokok:

1. Prosencephalon, terjadi telencephalon dan diencephalon
2. Mesencephalon
3. Rhomboncephalon, terjadi metencephalon dan myelenchepalon

Pada Rana dilihat dari :
Facies dorsolateralis terdapat :
1. lobus olfactorius yang berasal dari telencephalon. Di sebelah cranial, masing-masing lobus mengeluarkan nervus olfactorius menuju ke alat pembau.
2. remispherium cerebri, sepasang di sebelah caudal lobi olfactori. Ia berasal dari diencephalon. Kedua lobi ibi dihubungkan oleh commisura anterior. Di sebelah caudalnya terdapat epiphysis (glandula pineale)
3. mesencephalon, sepasang. Bgian mesencephalon yang menjadi pusat nervus opticus disebut lobus opticus.
4. cerebellum, berasal dari bagian dorsal dari metencephalon. Sangat sempit.
5. medula oblongata, berasal dari bagian vebtral metencephalon dan myelencephalon.
Di sebelah cranialnya tampak adanya lekukan ialah fossa rhomboidea yang tertutup selaput tipis dengan kapiler-kepiler darah.
Facies Basalis terdapat:

1. lobi olfactori
2. hemispherium cerebri
3. chiasma nervi optici (persilangan dari nervi optici). Terdapat di sebelah caudal dari hemispherium cerebri.
4. tuber cinereum, merupakan bagian yang menonjil di sebelah caudal chiasma tadi. Padanya terdapat infundibulum, yaitu tangkai dari hyphophysis.
5. crura cerebri, tonjolan sepasang di sebelah lateral tuber cinereum, pada basis lobus opticus, menghubungkan hemisphaerium cerebri dengan medula oblongata.

2) Medulla Spinalis
Merupakan lanjutan dari medula oblongata, berjalan di dalam canalis medularis dari columna vertebralis. Di caudal ini berakhir sebagai benang tipis: filum terminale yang sudah tidak mengandung elemen-elemen saraf. Filum ini terdapat di dalam bagian vertebrata yang tercaudal: urostyle(Soewasono,R.,1974).
C. Reptilia
1) Encephalon

• facies dorsolateralis, terdiri atas: hemisphaerium cerebri: relatif besar, sepasang, menyempit ke muka sebagai;
• lobus olfactorius, yang ke cranial melanjutkan sebagai tractus olfactorius dan berakkhir sebagai bulubus olfactorius yang menonjol.
• Mecenchepalon (lobus opticus), sebagian tertutup hemiphaerium cerebri,
• Terbagi dua oleh sulcus medianus menjadi corpora bigemina.
• Cerebellum (metencephalon), relatif kecil, caudal mesencephalon(Soewasono,R.,1974).
• Medula oblongata (myelencephalon). Bagian muka lebar, punya cekungan fossa rhomboidea yang sebagian tertutup cerebellum.
• Epiphysis: amat kecil, mediacranial lobus opticus (asal diencephalon).

Facies Basalis:

• chiasma nervi optici (dari lobus opticus)
• hypophysis: caudal chiasma.
• Infundibulum,sebagai tangkainya yang merupakan tonjolan hypothalamus
• 2) Nervi Cranialis (ada 12 pasang) (Soewasono,R.,1974)

D. Aves
1) Encephalon
Mengisi seluruh cavum cranii (ruang tengkorak), terdiri atas:
a) Prosencephalon
- Hemisphaerium cerebri, meluas ke belakang sampai cerebellum.
- Bulbus olfactorius, terletak pada ujung muka sepasang, kecil.
b) Mesencephalon (lobus opticus)
- tertekan ke sebelah lateral
- bentuknya agak bundar
- padanya nampak suatu bangunan kecil, yang disebut: epiphysis
c) Cerebellum
- Jika dibandingkan dengan besarnya otak, cerebellum relatif besar.
- Termasuk rombencephalon
d) Nervi craniales (ada 12 pasang)

E. Mamalia
Otak dan medula spinalis mamalia memiliki selaput meninges yang terdiri dari:
1. Durameter,merupakan membran resistn yang terdiri dari jaringan fibrosa,berwarna putih kebiruan.
Durameter cerebral:menyatu dengan periostum dalm tulang cranium ,terdapat falk cerebri di fissura longitudinal ,suatu lipatan median yang berbentuk seperti sabit,memisahkan hemisferium cerebri kanan dan kiri.Disini juga terdapat tentorium cerebeli,yang memisahkan cerebrum dan cerebellumPenebalan durameter di daerah fossa pituitari disebut dengan diafragma sellae,menyelimuti pituitari dan sinus cavernus.
Durameter spinalis:membentuk sekeliling tabung korda spinalis dari foramen magnum sampai segmn kedua atau ketiga dari vertebrae scaralis.Dipisahkan dengan periosteum oleh cavum epidurale,yang terdiri dari jaringan ikat dan vena.Sedangkan cavitas antara permukaan dalam durameter dengan arachnoida disebut dengan cavum subdurale
2. Arachnoid,berbentuk menyerupai sarang laba-laba,lapisan lar menyatu dengan durameter.Ruang antara arachnoid dengan piameter disebut cavum subarachnoid dan berisi cairan cerebrospinal.
3. Piameter,lapsan paling dalam dari meninges,membran lembut yang menempel pada otak dan korda spinalis,membetuk suatu lapisan yang menyelimuti pembuluh darah.

Otak/encephalon
Otak mamalia secara makroskopik terdiri dari cerebrum,cerebellum dan brainstem.
1. Cerebrum
Berasal dari telencephalon,memiliki banyak lipatan yag dinamakan fissura atau sulcus dan tonjolan yang dinamakan gyri.Terdiri dari hemisphaerium kiri dan kanan ,dipisahkan oleh fissura transversa.Terdiri dari beberapa lobus,yaitu lobus frontalis,parientalis,temporalis,occipitalis dan pyriformis.Pada hemisphaerium cerebri terdapat 8 macam fissura,yaitu:fissura entomarginal,fissura marginal,fissura ektomarginal ,fissura supra sylvia ,fissura pre sylvia,fissura teransversa,fissura lateralis,dan fissura rhinalis(Sisson,S and J.D.Grossman 1953).
2. Cerebellum
Berbentuk bulat kecil dan merupakan bagian terbesar dari medula oblongata,dibagi menjadi 2 bagian kiri dan kanan dan dipisahkan dibagian tengahnya oleh vermis cerebelli.Juga terdapat beberapa gyri dan sulci dengan arah teransversal.Substansi alba tertutup oleh susbstansi grissea.
3. Brainstem

• Medula oblongata melanjut ke medula spinalis.Pada permukaan ventralnya terdapat sulcus intermedius ventralis dimana terdapat pyramid.Pyramid ini berhubungan dengan pons di anterior,membentuk dessucatio pyramidium.Bagian dorsal medulla oblongata tertutup oleh cerebellum,pars anterior berbentuk konkav dan membentuk bagian posterior fossa rhomboidea(lantai ventrikel IV, membentang ke cranial),bentukan fossa rhomboidea disebut dengan corpus restriformis
• Pons Cerebri:ujung anterior dari medulla oblongata
• Pedenculi cerebri,sebelah ventral dari hemisphaerium cerebri,diselimuti oleh hipofisis cerebri yang berhubungan dengan dasar cerebrum yaitu infundibulum.Infundibulum menempel pada tuber cinerium.Dibagian caudalnya terdapat mamillary body.Pada bagian muka pedenculli cerebri terdapat corpora quadrigemina,aquaductus cerebri dan thalamus.Stria opticus berasal dari chiasma opticus kearah ujung anterior dari pedenculi dan menghilang diantara pedenculli cerebri dan lobus pyriformis(Sisson,S and J.D.Grossman 1953).

Ventrikel dalam Encephalon terdiri dari:

• Ventrikel lateral,terdiri dari tatas ventrikel I dan II yang terdapat di dalam hemisphaerium cerebri,berhubungan dengan ventrikel III melalui foramen interventricularis.Atap dari ventrikel lateral dibentuk ole corpus collosum.Pada dasar terdapat fornik,terdapat nulcleus caudatus,plexus choroideus dan hippocampus.
• Ventrikel III,mengelilingi hubungan thalamus kiri dan kanan.Merupakan cavum circuler dengan ruangan yang lebar.Melingkari daerah perhubungan thalamus dengan melalui foramen interventricularis.Berhubungan melalui aquaductus cerebri ke ventrikel IV.
• Ventrikel IV,diantara brainstem dan cerebelum.Dorsal medula oblongata membentang anterior dan posterior.Pada ujung posterior dijumpai lubang untuk masuk canalis sentralis medula spinalis anterior merupakan aquaductus cerebralis yang berhubungan dengan ventrikel III.Mempunyai hubungan melalui apertura lateralis dengan spatium subarachnoidea.Berhubungan dengan canalis centras pada medulla spinalis

4. Medula spinalis
Medula spinalis bagian dari sistem saraf pusat yang terletak di canalis vertebralis.Memanjang dari foramen magnu sampai peretngahan sacrum.Berbentuk kira-kira silinder tapi sedikit datar di bagian dorso ventral.Berdasarkan tempatnya korda spinalis dibagi menjadi bagian cervicalis ,thoracalis,lumbaris,dan sacralis.Korda spinalis menerima serabut sensorik dan motorik.Substansi Putih terletak di perifer,substansi abu abu di medula dan padabeberapa hewan terbentuk seperti huruf H atau seperti kupu-kupu(Sisson,S and J.D.Grossman 1953).

• Mikroanatomi

A. Serebrum
Susunan dari perifer ke profundal:
1) Piameter
Merupakan bagian meninges yang berkontak langsung otak dan medula spinalis, lembut, vaskularisasinya tinggi, tersusun serabut kolagen halus, elastis, dan vasa darah kecil.
2) Korteks/substansia grisea:

• Lapisan molekuler (stratum molekuler/pleksiformis): sel saraf kecil dan jarang
• Lapisan granuler eksterna (stratum grsanulare externum): sel saraf kecil banyak tersusun padat
• Lapisan piramidal eksterna (stratum neuronorum piramidalium externum): sel saraf kecil bentuk piramid
• Lapisan granuler interna (stratum granuler internum): sel saraf kecil, banyak tersusun padat
• Lapisan piramidal interna (stratum neuronorum piramidalium internum): sel saraf besar bentuk piramid
• Lapisan multiformis (stratum neuronorum fusiformium): sel saraf bentuknya beragam

Neuroglia, axon bermielin dan tanpa mielin dan vasa darah mengisi ruang antar sel.
3) Medula/substansi alba: padat dengan serabut saraf bermielin(Pangestiningsih et all,2011).

B.Serebelum
Susunan dari perifer ke profundal:
1) Piameter
Merupakan bagian meninges yang berkontak langsung otak dan medula spinalis, lembut, vaskularisasinya tinggi, tersusun serabut kolagen halus, elastis, dan vasa darah kecil.
2) Korteks/substansia grisea
• Lapisan molekuler(stratum molekuler/pleksiform): sel-sel kecil jarang, banyak serabut tanpa bermielin, serabut saraf membentuk pleksus(anyaman) mencolok.
• Lapisan sel piriformis (sel purkinje/stratum neuronorum piriformium): sel saraf multipoler, badan sel seperti buah apokat/berbentuk piramidal, dendrit tampak jelas, sel berderet-deret
• Lapisan granuler(stratum granulosum): sel saraf banyak, kecil tersusun padat
3) Medula/substansi alba: padat dengan serabut saraf bermielin(Pangestiningsih et all,2011)

C.Medula Spinalis
Pada potongan lintang tampak terbagi menjadi 2 bagian,yaitu medula di dalam dan korteks di perifer.
1) Korteks (substansia alba)
Memuat serabut saraf bermielin dan tanpa mielin,neuroglia (oligodendrosit dan astrosit fibrosa) dan vasa darah.

• Fisura mediana ventralis adalah garis/daerah korteks yang membagi 2 bagian,kiri dan kanan di bagian ventral.
• Septum medianum dorsale adalah garis/daerah korteks yang membagi 2 bagian kiri dan kanan di bagian dorsal.

Substansia alba dibagi menjadi:

• Funikulus dorsalis : mengisi daerah antara kolumna dorsale
• Funikulus lateralis : terletak antara kolumna dorsale dan ventralis berdekatan
• Funikulus ventralis: mengisi daerah antara kolumna ventralis(Pangestiningsih et all,2011).

2) Medula (substansia grisea)
Berbentuk kupu-kupu, kaya badan sel saraf, neuroglia terutama astrosit protoplasmik, oligondendrogliosit, mikrogliosit, serabut saraf tanpa mielin dan bermielin, pembuluh darah dengan serabut jaringan ikat perivaskuler halus.
• Kanalis sentralis: d sentral dibatasi sel ependima;komisura grisea mengelilingi kanalis sentralis.
• Subtansia grisea dibagi menjadi :

• Kornu dorsale : pada daerah kolumna dorsalis dengan neuron kecil
• Kornu laterala : pada daerah kolumna lateralis dengan neuron sedang
• Kornu ventrale: pada daerah kolumna ventralis dengan neuron besar(Pangestiningsih et all,2011)

4. Fisiologi sistem syaraf pusat?
1. Fungsi Sistem Syaraf Pusat

• Otak besar (cerebrum)

Otak besar mempunyai fungsi dalam pengaturan semua aktifitas mental, yaitu yang berkaitan dengan kepandaian (intelegensi), ingatan (memori), kesadaran, dan pertimbangan.
Otak besar merupakan sumber dari semua kegiatan/gerakan sadar atau sesuai dengan kehendak, walaupun ada juga beberapa gerakan refleks otak. Pada bagian korteks serebrum yang berwarna kelabu terdapat bagian penerima rangsang (area sensor) yang terletak di sebelah belakang area motor yang berfungsi mengatur gerakan sadar atau merespon rangsangan. Selain itu terdapat area asosiasi yang menghubungkan area motor dan sensorik. Area ini berperan dalam proses belajar, menyimpan ingatan, membuat kesimpulan, dan belajar berbagai bahasa. Di sekitar kedua area tersebut dalah bagian yang mengatur kegiatan psikologi yang lebih tinggi. Misalnya bagian depan merupakan pusat proses berfikir (yaitu mengingat, analisis, berbicara, kreativitas) dan emosi. Pusat penglihatan terdapat di bagian belakang (Scalon, 2007).

• Otak tengah (mesensefalon)

Otak tengah terletak di depan otak kecil dan jembatan varol. Di depan otak tengah terdapat talamus dan kelenjar hipofisis yang mengatur kerja kelenjar-kelenjar endokrin. Bagian atas (dorsal) otak tengah merupakan lobus optikus yang mengatur refleks mata seperti penyempitan pupil mata, dan juga merupakan pusat pendengaran (Scalon, 2007).

• Otak kecil (serebelum)

Serebelum mempunyai fungsi utama dalam koordinasi gerakan otot yang terjadi secara sadar, keseimbangan, dan posisi tubuh. Bila ada rangsangan yang merugikan atau berbahaya maka gerakan sadar yang normal tidak mungkin dilaksanakan (Scalon, 2007).
• Sumsum sambung (medulla oblongata)
Sumsum sambung berfungsi menghantar impuls yang datang dari medula spinalis menuju ke otak. Sumsum sambung juga mempengaruhi jembatan, refleks fisiologi seperti detak jantung, tekanan darah, volume dan kecepatan respirasi, gerak alat pencernaan, dan sekresi kelenjar pencernaan.
Selain itu, sumsum sambung juga mengatur gerak refleks yang lain seperti bersin, batuk, dan berkedip (Scalon, 2007).
• Jembatan varol (pons varoli)
Jembatan varol berisi serabut saraf yang menghubungkan otak kecil bagian kiri dan kanan, juga menghubungkan otak besar dan sumsum tulang belakang (Scalon,2007).
• Sumsum Tulang Belakang (Medulla Spinalis)
Fungsi utama medulla spinalis ialah menghantar isyarat antara otak dan sistem saraf periferal (Scalon, 2007).

2. Mekanisme Kerja Sistem Syaraf Pusat

• Potensial Istirahat

Potensial istirahat atau yang disebut juga resting potensial suatu membran ialah perbedaan potensial listrik antara muatan negatif di dalam membran dekat dengan aksoplasma (protoplasma saraf), dengan muatan positif di luar membran di dekat cairan ekstraseluler yang menyelimuti saraf dan prosesus saraf. Potensial istirahat dihasilkan dari perbedaan ion-ion dan muatannya di dalam dan di luar membran plasma. Terdapat kelebihan sedikit ion positif (kation) di luar membran plasma suatu sel saraf yang sedang istirahat (terpolarisasi) dan kelebihan sedikit ion negatif (anion) di dalam membran plasma tersebut.
Penyebaran muatan yang tidak seimbang itu mengakibatkan timbulnya perbedaan tegangan (voltase) yang disebut potensial membran. Peristiwa ini terjadi juga pada membran semua sel. Besarnya potensial membran bervariasi antara suatu sel dengan sel yang lain, yaitu dari -10mV sampai -100mV. Khusus pada kebanyakan sel saraf dan sel otot, besarnya potensial tersebut sekitar -85mV. Angka tersebut menunjukkan bahwa bagian dalam memban, 85mV lebih negatif dibandingkan dengan bagian luarnya.
Membran plasma yang dalam keadaan istirahat (terpolarisasi) hampir selalu impermeabel bagi ion Na+ (dan juga untuk protein yang cenderung bermuatan negatif). Sebaliknya, membran tersebut sangat permeabel untuk ion K+ dan Cl-.

Ion Na+ secara aktif ditransportasikan keluar sehingga di bagian luar sel menumpuklah muatan positif, sedangkan di bagian dalam menjadi negatif. Meski sebagian ion Na+ itu cenderung mengalami kebocoran dan gradien konsentrasi arahnya ke dalam membran, mekanisme transpor aktif pompa natrium terus menerus bekerja memompa ion Na+ keluar lagi sehingga membran yang istirahat itu tetap terpolarisasi.
Ion Cl- bergerak bebas menembus membran plasma menyertai ion Na+ yang diangkut ke luar membran oleh pompa natrium. Ion K+ juga melintasi membran dengan mudah tetapi masuk ke dalam sitoplasma guna membantu menyeimbangkan protein yang bermuatan negatif di dalam membran plasma sel saraf itu. Sejumlah ion K+ juga diangkut secara aktif melintasi membran plasma ke dalam sel melalui mekanisme pemompaan kalium.

Kelebihan muatan negatif dan positif cenderung untuk menimbulkan saling tarik menarik satu sama lain sehingga muatan tersebut akan berjajar pada masing-masing sisi membran. Akibatnya terbentuklah suatu potensial listrik lintas membran, persis seperti suatu kapasitor listrik yang bermuatan.
Pemompaan Na+ tergantung pada adanya adenosin trifosfat (ATP) untuk mensuplai energi, ditambah dengan suatu siste pengangkutan di dalam membran guna mengangkut ion Na+. Dalam proses ini suatu konsentrasi ion K+ yang relatif besar timbul di dalam sel. Suatu enzim membran, yaitu ATP-ase menghidrolisa ATP menjadi ADP dengan menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk transport itu. Kemudian, kompleks transpor aktif ini dikenal dengan nama sistem Na-K-ATPase.

Ion-ion Na+ dan Cl- si luar sel cenderung untuk membuat keseimbangan tekanan osmotik potensial bagi zat-zat organik intraseluler yang tidak dapat berdifusi, khususnya protein yang bermuatan negatif. Hasil nettonya ialah bahwa di dalam cairan ekstraseluler terdapat konsentrasi 140mEq per liter Na+, 103 mEq per liter Cl- dan 5 mEq per liter K+. Meskipun demikian di dalam sel hanyalah terdapat konsentrasi 10 mEq per liter Na+, 4 mEq per liter Cl- tetapi 100 mEq per liter K+. Ketidakseimbangan ion pada potensila istirahat membran ini dipertahankan oleh sistem Na-K-ATP-ase;tidak terjadi penambahan ataupun pengurangan, atau tidak ada arus pergerakan neto ion pada masing-masing sisi membran tersebut. Dalam kenyataannya apabila kita juga melihat ion-ion dan protein bermuatan negatif yang berada di dalam sel (misalnya fosfat, sulfat, asam amino) dan yang tidak dapat berdifusi, kita dapatkan bahwa setiap sisi membran sel berada dalam keadaan equilibrium. Pada sisi yang sama, konsentrasi anion sama dengan konsentrasi kation (Guyton, 2006).

• Potensial Kerja

Serabut saraf mampu mengubah stimulus mekanik dan kimiawi menjadi energi listrik. Suatu stimulus adalah setiap perubahan dalam lingkungan saraf yang apabila cukup besar akan dapat menyebabkan potensial istirahat mengalami depolarisasi sehingga saraf menghasilkan potensial kerja (suatu impuls saraf). Potensial ini disebut juga action potential. Impuls ini pada dasarnya adalah suatu gelombang perubahan listrik, yang bergerak pada membran serabut saraf.
Stimulus dapat bersifat fisik, kimia, atau listrik. Dalam kenyataannya setiap perubahan lingkungan, baik internal maupun eksternal, dapat berlaku sebagai suatu stimulus. Apabila suatu stimulus cukup kuat untuk dapat menggugah timbulnya suatu potensial kerja dan karenanya akan timbul impuls dalam suatu saraf, tercapailah suatu tingkat stimulus ambang batas. Pada hewan-hewan hidup, kebanyakan stimulus adalah bersifat fisik dan kimia, termasuk di dalamnya gravitas, tekanan, suhu, cahaya (untuk penglihatan), komposisi kimia cairan tubuh atau juga keadaan uadara (untuk penciuman), serta tekanan osmose.
Hanya sel-sel saraf dan sel-sel otot sajalah yang dapat mengalami perubahan besar dalam permeabilitas membran terhadap ion Na+ dan K+ sehingga dapat berakibat terjadinya perubahan potensial dengan cepat sehingga timbullah potensial kerja. Potensial kerja kemudian akan memungkinkan transisi impuls ke seluruh membran dan oleh karena itu akan memungkinkan pula terjadinya komunikasi dan respon yang cepat di seluruh bagian tubuh.

Disimpulkan bahwa potensial kerja dihasilkan oleh terjadinya pembalikkan polaritas pada membran plasma sebagai akibat dari adanya stimulus yang cukup memadai, yaitu suatu stimulus yang secara nyata dapat meningkatkan permeabilitas membran terhadap ion Na+ (Guyton, 2006).

• Depolarisasi dan Repolarisasi

Ketika suatu stimulus kekuatannya sedemikian rupa sehingga mampu menginisiasi timbulnya potensial kerja, stimulus tersebut dikatakan sebagai stimulus ambang batas. Potensial kerja sebernya merupakan resultan dari depolarisasi membran yang diikuti oleh repolarisasi, kembali ke potensial istirahat.
Depolarisasi menyangkut peningkatan sacara cepat permeabilitas membran terhadap ion Na+. Hal ini memungkinkan ion Na+ bergegas melintas membran, menuju ke dalam sel, yang berakibat timbulnya suasana muatan + di dalam sel itu. Arus ion Na+ tersebut akan membalikkan polaritas internal membran dari keadaan istirahat dan suasana di dalam menjadi relatif lebih positif. Bermula dari potensial istirahat suatu sel saraf sebesar-85mV, suatu stimulus mampu mengatasi/menahan kekuatan polarisasi dari sistem Na-K-ATPase, dan dapat menghasilkan suatu perubahan potensial secara cepat sampai mencapai +50mV. Tingkat ini disebut voltage plateu bagi arus ion Na+.

Repolarisasi akan mulai berlangsung setelah arus ion Na+ praktis berhenti karena telah tercapainya tingkat plateau. Kemudian, permeabilitas ion K+ meningkat hingga ion tersebut bergerak dari dalam ke luar membran, sampai mekanisme itu terhenti. Walaupun demikian, terdapat suatu hentakan potensial, yaitu potensial awal pada sel saraf yang mencapai -88mV. Selama fase pemulihan, sistem Na-K-ATPase memanfaatkan energi metabolik ATP yang berasal dari sel saraf untuk kepentingan transpor aktif ion Na+ ke luar sel masuk ke dalam cairan ekstra seluler serta untuk mengangkut ion K+ masuk ke dalam sel.
Ketika ion-ion Na+ sedang bergegas masuk ke dalam sel, sel-sel saraf tidak mampu menghasilkan potensial kerja lagi meskipun dilancarkan lagi stimulus yang besar sekalipun. Periode demikian ini dinamakan periode refraktori absolut. Saat ion-ion K+ bergerak meninggalkan sel disebut periode refraktori relatif sebab potensial kerja masih dapat ditimbulkan tetapi hanya oleh stimulus yang kekuatannya lebih besar dari stimulus ambang batasnya. Hal ini disebabkan oleh arus keluar ion K+ yang cenderung menurunkan pengarah arus masuk ion Na+ (Guyton, 2006).

• Konduktansi

Keseluruhan proses yang menimbulkan potensial kerja, depolarisasi dan repolarisasi, tergantung pada perubahan-perubahan konduktansi membran terhadap ion K+ dan Na+. Konduktansi adalah suatu sifat membran sel yang ekivalen dengan permeabilitasnya terhadap ion. Oleh karena itu konduktansi merupakan kebalikan dari tahanan (C=1/R). Jadi penurunan tahanan menyebabkan konduktansi terhadap suatu macam ion meningkat.
Perubahan-perubahan arus netto ion-ion Na+ dan K+ , menentukan peristiwa listrik dari potensial kerja tersebut (Guyton, 2006).

• Impuls Saraf

Timbulnya suatu potensial kerja yang hanya pada suatu lokasi tertentu, akan tidak banyak berarti apabila tidak disebarluaskan sepanjang akson dari membran neuronal, agar dapat berfungsi sebagai alat komunikasi antara 2 titik. Penyebaran potensial kerja ini disebut impuls saraf.
Impuls saraf pada dasarnya adalah suatu gelombang perubahan listrik yang bergerak menyusuri membran serabut saraf. Gelombang depolarisasi ini bergerak merambat di sepanjang serabut saraf yang tak bermielin. Potensial kerja itu sendiri berperan sebagai stimulus yang mendepolarisasikan membran di dekatnya sampai mencapai ambang batas oleh penyebaran arus elektronik. Arus tersebut menghentakkan bagian membran di dekatnya sehingga menghasilkan stimulus listrik dan potensial kerja berikutnya. Hal ini kemudian akan merangsang bagian membran berikutnya dan begitu seterusnya, di sepanjang serabut saraf sebagai suatu gelombang arus listrik.

Dalam keadaan normal, penyebaran berlangsung dalam satu jurusan (ortodromik) karena bagian membran sebelumnya mengalami hiperdepolarisasi akibat arus kencang ion K+ keluar. Selanjutnya bergerak tanpa melalui penurunan ukuran potensialnya. Hal ini bisa terjadi karena besarnya potensial kerja tergantung pada gradien konsentrasi ion dari membran, dan bukannya pada kekuatan stimulus. Transmisi proses depolarisasi ini disebut impuls dan berlaku baik untuk membran saraf maupun membran otot (Guyton,2006).

• Kecepatan Konduksi

Untuk setiap setiap serabut saraf, pada waktu bergerak dari lokasi stimulasi, kecepatan konduksi suatu impuls adalah konstan, tidak bertambah ataupun berkurang. Namun demikian kecepatan konduksi untuk bermacam-macam serabut berbeda-beda karena adanya perbedaan arus listrik yang dipengaruhi oleh luas penampang suatu akson. Serabut-serabut yang lebih besar diameternya akan memancarkan potensial kerja (impuls) pada kecepatan yang lebih tinggi daripada serabut yang lebih kecil karena serabut yang lebih besar memiliki tahanan internal yang lebih kecil terhadap arus.
Serabut-serabut yang mengalami mielinasi, menghantarkan impuls lebih cepat dibandingkan dengan serabut yang tidak bermielin karena kualitas insulasi dari sel-sel Schwann yang menyelimuti serabut itu. Membran sel schwann mengandung zat lemak sfingomielin yang merupakan zat insulator yang bagus untuk arus ion (Guyton, 2006).

• Sinaps Neuronal

Suatu sinaps adalah merupakan tempat terjadinya transmisi elektro kimia. Pada umumnya merupakan suatu pertautan khusus antara 2 neuron. Akan tetapi suatu posisi yang serupa bisa terdapat pada pertautan neuron dengan sel otot dan pertautan neuron dengan sel kelenjar. Pada sinaps aktivitas listrik di dalam neuron presinaptik secara kimiawi berkaitan dan mempengaruhi daya rangsang listrik dari neuron-neuron postsinaps (otot atau kelenjar). Neuron-neuron presinaps menghantarkan impuls ke arah sinaps sedang neuron postsinaps menghantarkan impuls menjauhi sinaps. Daya rangsang listrik untuk neuron-neuron postsinaps dapat meningkat apabila sinaps itu adalah sinaps eksitatori (tipe I); atau dapat juga berkurang apabila sinaps itu tergolong sinaps inhibitori (sinaps tipe II).

Sinaps hanya bekerja dalam satu jurusan, yaitu dari neuron presinaps yang menghantarkan impuls potensial kerja menuju ke tempat pembesaran terminal (yang disebut juga knob sinaptik atau bola sinaptik), menuju ke neuron postsinaptik. Konduksi yang hanya dalam satu jurusan itu disebut konduksi ortodromik.
Vesikel di dalam knob sinaptik akson pada posisi presimpatik mengandung zat transmiter. Di dalan knob sinaptik itu terdapat juga banyak mitokondria tetapi di akson hanya ada beberapa saja. Zat transmiter tersebut disintesa di dalam knob dan dikemas di dalam vesikel. Mitokondria itulah yang menghasilkan ATP, yaitu energi untuk sintesa transmiter.

Transmisi pada sinaps berakhir dengan baik setelah dikeluarkannya zat transmitter khusus dari knob terminal presinaptik ke dalam celah sinaps, yaitu suatu ruangan yang terletak di antara knob terminal dengan membran dari neuron postsinaptik. Transmiter tersebut berdifusi menembus celah menuju membran postsinaptik. Di sini transmiter tersebut mengubah permeabilitas membran (konduktansi) dan dapat mengakibatkan depolarisasi listrik postsinaptik yang baru.

Pada saat suatu impuls bergerak sepanjang akson presinaptik menuju ke ujung terminal, kemudian mendepolarisasikan membran dari knop sinaptik, ion kalsium masuk dari cairan ekstraseluler. Selanjutnya beberapa vesikel berjajar pada membran presinaptik dan mengeluarkan molekul-molekul zat transmiter ke dalam celah sinaptik secara eksositosis.

Sinaps tipe I pada umumnya bersifat aksodendritik (dari akson ke dendrit), eksitatoris, dan mempunyai vesikel yang bulat di dalam knob. Apabila transmiter bersifat eksitatoris, zat tersebut menghasilkan depolarisasi parsial sub ambang batas pada membran neuronal pastsinaptik. Inilah yang disebut potensial postsinaptik eksitatori atau yang disingkat EPSP (Excitatory Postsynaptic Potential). Ini tidaklah cukup kuat untuk dapat membangkitkan potensial kerjanya sendiri, akan tetapi membantu membran postsinaptik mendekati potensial ambang batasnya dengan membiarkan Na+ masuk. EPSP sacara pasif disebarluaskan samapai akhirnya secara bertahap berhenti, kecuali kalau dikuatkan lagi dengan menamba EPSP dari knob sinaptik yang lain agar menghasilkan potensial kerja pada neuron postsinaptik. Oleh karena itu sebuah EPSP adalah suatu potensial sub amabang batas.

Enkefalin dan endorfin adalah zat-zat yang menyerupai morfin yang terutama terdapat di dalam talamus dan hipotalamus otak. Zat-zat itu dianggap sebagai zat yang bertindak sebagi transmiter dalam kontrol alamiah atas rasa sakit. Zat-zat transmiter eksitatoris yang terdapat dalam sistem saraf adalah asetilkolin, norepinefrin, dopamin, dan serotonin (5-hidroksi-triptamin). Transmiter eksitatoris yang lain kemungkinan adalah asal glutamat, histamin, dan prostaglandin.
Zat-zat transmiter eksitatoris dari sebuah knopsinaptik melahirkan suatu depolarisasi sub ambang batas parsial dari membran neuronal postsinaptik.

Neuron-neuron yang memancarkan zat eksitatoris cenderung untuk mendepolarisasi membran postsinaptik sebagai hasil dari peningkatan arus ion Na+ menembus membran postsinaptik. Depolarisasi sub ambang batas ini disebut potensial postsinaptik eksitatoris.
Sebuah neuron tunggal akan memancarkan hanya satu transmiter saja pada semua terminalnya. Apabila transmiter itu adalah zat yang bersifat menghambat (inhibitori), zat itu akan cenderung untuk melakukan hiperdepolarisasi membran postsinaptik dengan menimbulkan arus ion K+ dari neuron postsinaptik. Potensial istirahat dapat diturunkan menjadi -75mV oleh potensial postsinaptik inhibitoris (IPSP).
Klamping berarti suatu mekanisme yang mempunyai pengaruh kecil tehadap hiperpolarisasi mebran, akan tetapi menurunkan pengaruh arus masuk ion Na+. Mekanisme ini dianggap timbul sebagai akibat arus yang cepat dari ion K+ dan Cl- melalui membran postsinaptik.

Sinaps tipe II biasanya bersifat aksosomatik (akson menuju ke badan sel), bersifat inhibitoris dan mempunyai vesikel yang memanjang. Apabila zat transmiter itu bersifat inhibitoris, hal ini akan mengurangi kemungkinan dihasilkannya suatun potensial kerja pada neuron postsinaptik. Ini disebabkan oleh baiknya permeabilitas membran postsinaptik terhadap ion K+ dan ion Cl-, tetapi tidak terhadap ion Na+. Ion K+ mengalir ke luar, ion Cl- masuk jadi menghiperpolarisasikan membran karena meningkatnya suasana muatan negatif di bagian dalam. Keadaan ini disebut potensial postsinaptik inhibitoris (IPSP). Interneuron khusus yang terletak di korda spinalis yang dinamakan neuron botol golgi, menghasilkan IPSP. Glisin dan GABA (Gamma Amino Butyric Acid) adalah transmiter inhibitoris.

Dengan adanya beratus-ratus knob sinaptik neuron yang berujung pada suatu neuron yang berujung pada suatu neuron postsinaptik tunggal maka akan dihasilkan banyak EPSP dan IPSP pada suatu saat. Karena penyebarannya bersifat pasif pengaruh EPSP dan IPSP yang hampir stimulan tersebut, tercampur satu sama lain. Inilah dasar dari adanya integrasi sinaptik. Apabila jumlahnya dikuasai oleh EPSP, akan terjadilah depolarosasi umum pada membran (suatu eksitasi) mengarah ke resultan potensial kerja yang ditujukan ke neuron. Sebaliknya, apabila didominasi oleh IPSP maka akan terjadi hiperpolarisasi dan menghambat terbentuknya potensial kerja. Jadi tingkat eksitasi postsinaptik tergantung pada penjumlahan aljabar dari semua EPSP dan IPSP yang efektif yang dihasilkan pada neuron postsinaptik pada suatu saat tertentu (Guyton, 2006).

5. Gangguan sistem syaraf pusat?

• Cidera medulla spinalis

Cidera medulla spinalis adalah suatu kerusakan fungsi neurologis yang disebabkan seringkali oleh kecelakaan lalu lintas. Apabila cedera itu mengenai daerah L1-2 dan/atau di bawahnya maka dapat mengakibatkan hilangnya fungsi motorik dan sensorik serta kehilangan fungsi defekasi dan berkemih.

• Alzheimer

Dementia prasenil karena atrofia difus kulit otak besar yang sering kali terjadi pada seluruh lobus frontal dan lobus temporal, disertai dengan degenerasi serabut-serabut syaraf; kelainan-kelainan juga terdapat pada ganglion-ganglion basal.

• Nerve Bell Palsy

Paralisis/paresis perifer syaraf otak ke-7 (nervus fasialis) tanpa sebab yang jelas, seringkali berkaitan dengan pajanan terhadap dingin, karena infeksi virus, kerusakan syaraf otak ke-7 atau pusatnya.

• Kanker Otak

Pembengkakan sel neoplasma ganas yang terjadi di otak.

• Tumor Otak

Pembengkakan sel neoplasma yang terjadi di otak yang bersifat jinak atau tidak ganas

• Epilepsi

Gangguan pada sistem syaraf pusat yang terjadi karena letusan pelepasan muatan listrik sel syaraf secara berulang.

• Meningitis

Radang pada selaput otak atau pada selaput sumsum tulang belakang

• Encephalitis

Radang yang terjadi di otak. (http://santhika.comze.com/?page=dafsakit)

III. Daftar Pustaka
Astuti, P. 2007. Sistem Saraf dan Otot. Fakultas Kedokteran Hewan. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta
Banks, WJ. 1993. Applied Veterinary Histology. USA : Mosby Inc.
Cunningham, James G. 2002. Text Book of Veterinary Physiology. Philadelphia: W.B Sunders Company
Guyton, A.C. and J.E Hall. 2006. Text Book of Medical Physiology 11th edition. Philadelphia : Elsevier Saunders
http://santhika.comze.com/?page=dafsakit
Scalon, Valerie C. 2007.Essential of Anatomy and Physiology 5th edition. Philadelphia : F.A. Davis Company
Pangestiningsih,T.W.,Budipitojo,T.,Ariana.,Untoro,M.,Jatman,S,.2011.Petunjuk Praktikum Blok 5 Sistem Saraf.Yogyakarta:Laboratorium Makroanatomi Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Gadjah Mada
Soewasono,R.,1974. Zoologi Anatomia Comparativa.Yogyakarta:Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada
Sisson,S and J.D.Grossman 1953.The Anatomy of The Domestic Animal.W.B.Saunders Co.:Philadelphia