Fisiologi Saraf dan Pensinyalan

Potensi Bertingkat

• Perubahan lokal pada potensial membran dengan berbagai tingkatan.
• Contoh:
  • Depolarisasi: Perubahan dari -70 mV menjadi -60 mV (gradasi 10 mV).
  • Hiperpolarisasi: Perubahan dari -70 mV menjadi -90 mV (gradasi 20 mV).
• Semakin kuat pemicu, semakin besar potensial bertingkat yang dihasilkan.

Potensial Aksi

• Perubahan besar dan cepat pada potensial membran, terjadi pembalikan muatan sementara.
• Dipicu saat potensial bertingkat mencapai ambang (threshold).
• Melibatkan pembukaan saluran ion $Na^+$ dan $K^+$ secara bergantian.
• Bersifat "all-or-none" dan tidak berkurang dalam jarak jauh.
• Mielinisasi dan diameter serabut saraf mempengaruhi kecepatan konduksi.

Sinapsis Listrik dan Kimia

• Sinapsis Listrik:
  • Sinyal ditransfer langsung antar sel melalui gap junction.
• Sinapsis Kimia:
  • Sinyal listrik diubah menjadi sinyal kimia dengan pelepasan neurotransmiter.

Sinapsis Neuron ke Neuron

• Umumnya melibatkan persimpangan antara terminal akson neuron prasinaps dan dendrit/badan sel neuron pascasinaps.
• Koneksi akson ke akson atau dendrit ke dendrit lebih jarang.
• Neuron dalam sistem saraf pusat dapat menerima sekitar 100.000 input sinaptik.

Sambungan Neuromuskular

• Urutan peristiwa:
  1. Potensial aksi dalam neuron motorik disebarkan ke terminal akson.
  2. Potensial aksi memicu pembukaan saluran $Ca^{2+}$ berpintu tegangan, $Ca^{2+}$ masuk ke tombol terminal.
  3. $Ca^{2+}$ memicu pelepasan asetilkolin (Ach) melalui eksositosis dari vesikel.
  4. Ach berdifusi melintasi ruang sinaptik dan berikatan dengan reseptor spesifik pada pelat ujung motorik sel otot.
  5. Peningkatan permeabilitas menyebabkan pembukaan saluran kation nonspesifik, memicu influks $Na^+$ yang lebih besar daripada eksodus $K^+$.
  6. Aliran arus lokal terjadi antara pelat ujung terdepolarisasi dan membran sekitar.
  7. Aliran arus lokal membuka saluran $Na^+$ berpintu tegangan di membran yang berdekatan.
  8. Influks $Na^+$ mengurangi potensial ke ambang, memulai potensial aksi, dan disebarkan ke seluruh serat otot.
  9. Ach dihancurkan oleh asetilkolinesterase (enzim pada membran pelat ujung motorik), mengakhiri respons sel otot.

Sinapsis Neuromuskular

• Sambungan sinaptik khusus yang terbentuk dari terminal akson.
• Potensial aksi diantarkan dari badan sel CNS ke otot rangka melalui neuron motorik bermielin.
• Neuron motorik bercabang menjadi banyak terminal di otot, masing-masing membentuk sambungan neuromuskular dengan serat otot tunggal.
• Ketegangan otot tergantung pada frekuensi keluaran neuron motorik dan berhubungan dengan kontraksi lambat dan berkelanjutan.

Sinapsis dan Integrasi

• Fungsi penjumlahan pada sinapsis adalah dasar pengambilan keputusan untuk bertindak dalam aktivitas hewan.
• EPSP (Excitatory Postsynaptic Potential) dan IPSP (Inhibitory Postsynaptic Potential) adalah potensi bertingkat.
• Potensi bertingkat bervariasi besarnya, tidak memiliki periode refraktori, dan dapat dijumlahkan.

Integrasi pada Neuron

• Badan sel saraf menerima ribuan prasinaps dari neuron lain.
• Input prasinaps membawa informasi sensorik dan menandakan perubahan homeostatis internal.
• Neuron prasinaps mempengaruhi tingkat aktivitas neuron pascasinaps.
• Potensi total dalam neuron pascasinaps (potensi pascasinaps grand) adalah gabungan semua EPSP dan IPSP yang terjadi bersamaan.

Penjumlahan Temporal dan Spasial

• Neuron pascasinaptik dapat dibawa ke ambang dengan:
  1. Penjumlahan Temporal: Penjumlahan beberapa EPSP yang terjadi berdekatan karena penembakan berurutan dari neuron prasinaptik tunggal.
  2. Penjumlahan Spasial: Penjumlahan EPSP yang berasal bersamaan dari beberapa masukan prasinaptik yang berbeda.

Pensinyalan Saraf dan Agen Eksternal

• Mekanisme pensinyalan saraf menjadi target agen kimia dan fisik.
• Efek agen ini berperan dalam adaptasi evolusioner, penelitian, dan kedokteran.
• Beberapa agen diperoleh sebagai racun atau melalui penyakit; beberapa adalah neurotoksin defensif pada organisme mangsa dan predator.
• Agen-agen tersebut dapat digunakan untuk menyelidiki mekanisme pensinyalan saraf dan sebagai agen farmakologis (obat).

Jaringan Rangsangan Utama pada Hewan

1. Jaringan Saraf
   • Fungsi: Menerima, mengolah, dan mengirimkan rangsangan secara cepat dalam bentuk impuls listrik.
   • Komponen utama: Neuron (sel saraf) dan sel glia (pendukung dan pelindung neuron).
   • Akar evolusi: Muncul pada hewan bersimetri radial (Cnidaria) sebagai sistem saraf difus. Berkembang menjadi sistem saraf pusat dan perifer yang kompleks pada hewan bersimetri bilateral (vertebrata).
2. Jaringan Endokrin
   • Fungsi: Menghasilkan dan mengedarkan hormon melalui darah untuk mengatur proses tubuh.
   • Komponen utama: Kelenjar endokrin (hipotalamus, tiroid, pankreas) dan hormon (pembawa pesan kimia).
   • Akar evolusi: Berkembang dari kemampuan sel primitif melepaskan zat kimia sebagai sinyal. Pada hewan multiseluler, sistem ini terspesialisasi, terutama pada vertebrata dengan kelenjar endokrin kompleks dan terintegrasi dengan sistem saraf (hubungan hipotalamus dan kelenjar pituitari).