The Nervous System

Sesilia Andriani Keban

The Nervous System

A network of billions of nerve cells linked together in a highly organized fashion to form the rapid control center of the body.

Functions include:

Integrating center for homeostasis, movement, and almost all other body functions.

The mysterious source of those traits that we think of as setting humans apart from animals

11-3

Components

Brain, spinal cord, nerves, sensory receptors

Responsible for

Sensory perceptions, mental activities, stimulating muscle movements, secretions of many glands

Subdivisions

Central nervous system (CNS)

Peripheral nervous system (PNS)

The Nervous System

Basic Functions of the Nervous System

1. Sensation Monitors changes/events occurring in and outside

the body. Such changes are known as stimuli and the cells that monitor them are receptors.

2. Integration The parallel processing and interpretation of sensory

information to determine the appropriate response

3. Reaction Motor output.

The activation of muscles or glands (typically via the release of neurotransmitters (NTs))

Nervous vs. Endocrine System

Similarities: They both monitor stimuli and react so as to maintain homeostasis.

Differences:

NERVOUS

neurotransmitters hormones

ENDOCRINE

muscle contractions and

glandular secretions

metabolic activities of cells

acts in milliseconds acts in seconds to minutes to

hours to days to months

brief effects long-lasting effects

Major Structures of the Nervous System

11-7

Cells of Nervous System Neurons or nerve cells

Receive stimuli and transmit action potentials

Functional classification :

Sensory or afferent: Action potentials toward CNS

Motor or efferent: Action potentials away from CNS

Interneurons or association neurons: Within CNS from one neuron to another

Organization

Cell body or soma

Dendrites: Input

Axons: Output

Neuroglia or glial cells

Support and protect neurons

Cells of Nervous System

PNS = afferent neurons (their activity

affects what will happen next) into the CNS

+

efferent neurons (effecting change: movement, secretion, etc.)

projecting out of the CNS.

CNS PNS

CNS = brain

+

spinal cord;

all parts of

interneurons

are in the

CNS.

The three classes of neurons

Types of Neurons

11-14

The Synapse

Junction between two cells

Site where action potentials in one cell cause action potentials in another cell

Types Presynaptic

Postsynaptic

A single neuron postsynaptic

to one cell can be presynaptic

to another cell.

11-18

Myelinated and Unmyelinated Axons

Myelinated axons

Myelin protects and insulates axons from one another

Not continuous Nodes of Ranvier

Unmyelinated axons

Communication

Begins with the stimulation of a neuron. One neuron may be stimulated by another, by a receptor cell, or even

by some physical event such as pressure.

Once stimulated, a neuron will communicate information about the causative event. Such neurons are sensory neurons and they provide info about both

the internal and external environments.

Sensory neurons (a.k.a. afferent neurons) will send info to neurons in the brain and spinal cord. There, association neurons (a.k.a. interneurons) will integrate the information and then perhaps send commands to motor neurons (efferent neurons) which synapse with muscles or glands.

Communication

Thus, neurons need to be able to conduct information in 2 ways:

1. From one end of a neuron to the other end.

2. Across the minute space separating one neuron from another.

The 1st is accomplished electrically via APs.

The 2nd is accomplished chemically via neurotransmitters.

Resting Membrane Potential

Characteristics Number of charged

molecules and ions inside and outside cell nearly equal

Concentration of K+

higher inside than outside cell, Na+ higher outside than inside

At equilibrium there is very little movement of K+ or other ions across plasma membrane

Changes in Resting Membrane Potential

K+ concentration gradient alterations

K+ membrane permeability changes Depolarization or hypopolarization: Potential difference across membrane

becomes smaller or less polar

Hyperpolarization: Potential difference becomes greater or more polar

Na+ membrane permeability changes

Changes in Extracellular Ca2+ concentrations

Graded Potential

A graded potential is a small deviation from the membrane potential that makes the membrane either more polarized (inside more negative)hyperpolarizing graded

or less polarized (inside less negative) depolarizing graded potential .

A graded potential occurs when a stimulus causes mechanically gated or ligand-gated channels to open or close in an excitable cells plasma membrane (Figure 12.16).

Graded potentials occur mainly in the dendrites and cell body of a neuron.

Graded Potential

To say that these electrical signals are graded means that they vary in amplitude (size), depending on the strength of the stimulus (Figure 12.17).

They are larger or smaller depending on how many ligand-gated or mechanically gated channels have opened (or closed) and how long each remains open.

The opening or closing of these ion channels alters the flow of specificions across the membrane, producing a flow of current that is localized, which means that it spreads to adjacent regions along the plasma membrane in either direction from the stimulus source for a short distance and then gradually dies out as the charges are lost across the membrane through leakage channels.

This mode of travel by which graded potentials die out as they spread along the membrane is known as decremental conduction.

Because they die out within a few millimeters of their point of origin, graded potentials are useful for short-distance communication only.

Graded Potential

Although an individual graded potential undergoes decremental conduction, it can become stronger and last longer by summating with other graded potentials.

Summation is the process by which graded potentials add together. If two depolarizing graded potentials summate, the net result is a larger depolarizinggraded potential (Figure 12.18).

If two hyperpolarizing graded potentials summate, the net result is a larger hyperpolarizing graded potential.

If two equal but opposite graded potentials summate (one depolarizing and the other hyperpolarizing), then they cancel each other out and the overall graded potential disappears.

Graded potentials have different names depending on which type of stimulus causes them and where they occur.

For example, when a graded potential occurs in the dendrites or cell body of a neuron in response to a neurotransmitter, it is called a postsynaptic potential (explained shortly). On the other hand, the graded potentials that occur in sensory receptors and sensory neurons are termed receptor potentials and generator potentials.

Graded Potential

An action potential (AP) or impulse is a sequence of rapidly occurring events that decrease and reverse the membrane potential and then eventually restore it to the resting state. (Figure 12.19).

During the depolarizing phase, the negative membrane potential becomes less negative, reaches zero, and then becomes positive.

During the repolarizing phase, the membrane potential is restored to the resting state of 70 mV.

Following the repolarizing phase there may be an after-hyperpolarizing phase, during which the membrane potential temporarily becomes more negative than the resting level.

Two types of voltage-gated channels open and then close during an action potentialwhich is presented mainly in the axon plasma membrane and axon terminals.

The first channels that open, the voltage-gated Na channels, allow Na to rush intothe cell, which causes the depolarizing phase.

Then voltage-gated K channels open, allowing K to flow out, which produces the

repolarizing phase.

The after-hyperpolarizing phase occurs when the voltage-gated K channels remain open after the repolarizing phase ends.

Action Potentials

An action potential occurs in the membrane of the axon of aneuron when depolarization reaches a certain level termed thethreshold (about 55 mV in many neurons).

Different neurons may have different thresholds for generation of an action potential, but the threshold in a particular neuron usually is constant.

The generation of an action potential depends on whether aparticular stimulus is able to bring the membrane potential tothreshold.

An action potential will not occur in response to a subthresholdstimulus, a stimulus that is a weak depolarization that cannot bring the membrane potential to threshold (Figure 12.20).

However, an action potential will occur in response to athreshold stimulus, a stimulus that is just strong enough to depolarize the membrane to threshold (Figure 12.20).

Action Potentials

Several action potentials will form in response to a suprathreshold stimulus, a stimulus that is strong enough to depolarize the membrane above threshold (Figure 12.20).

Each of the action potentials caused by a suprathreshold stimulus has the same amplitude (size) as an action potential caused by a threshold stimulus.

Therefore, once an action potential is generated, the amplitude of an action potential is always the same and does not depend on stimulus intensity. Instead, the greater the stimulus strength above threshold, the greater the frequency of the action potentials until a maximum frequency is reached as determined by the absolute refractory period (described shortly).

As you have just learned, an action potential is generated in response to a threshold stimulus, but does not form when there is a subthresholdstimulus.

In other words, an action potential either occurs completely or it does not occur at all (all-or-none principle)

Action Potentials

Action Potentials

Action Potentials

The period of time after an action potential begins during which an excitable cell cannot generate another action potential in response to a normal threshold stimulus is called the refractory period (see key in Figure 12.19).

During the absolute refractory period, even a very strong stimulus cannot initiate a second action potential.

This period coincides with the period of Na channel activation and inactivation (steps 24 in Figure 12.21).

Inactivated Na channels cannot reopen; they first must return to the resting state (step 1 in Figure 12.21).

In contrast to action potentials, graded potentials do not exhibit a refractory period.

Large-diameter axons have a larger surface area and have a brief absolute refractory period of about 0.4 msec.

Because a second nerve impulse can arise very quickly, up to 1000 impulses per second are possible.

Small-diameter axons have absolute refractory periods as long as 4 msec, enabling them totransmit a maximum of 250 impulses per second.

Under normal body conditions, the maximum frequency of nerve impulses in different axons ranges between 10 and 1000 per second.

The relative refractory period is the period of time during which a second action potential can be initiated, but only by a larger-than-normal stimulus.

It coincides with the period when the voltage-gated K channels are still open after inactivated Na channels have returned to their resting state (see Figure 12.19).

Propagation of Action Potentials

To communicate information from one part of the body to another, action potentials in a neuron must travel from where they arise at the trigger zone of the axon to the axon terminals.

In contrast to the graded potential, an action potential is not decremental (it does not die out).

Instead, an action potential keeps its strength as it spreads along the membrane.

This mode of conduction is called propagation, and it depends on positive feedback.

Propagation of the Action Potential

The action potential is regenerated all along

the axon like a series of relay stations.

Localized flow of current from the region

undergoing an action potential depolarizes

the adjacent membrane.

Voltage gated Na+ channels in the adjacent

membrane respond by opening their

activation gates.

A new action potential is triggered in the

adjacent membrane.

This sequence is repeated down the length

of the axon.

Action potentials dont decay in strength as

they are conducted down the axon.

The propagation of the action potential from the dendritic

to the axon-terminal end is typically one-way because the

absolute refractory period follows along in the wake of the moving action potential.

Action Potential Conduction

If an AP is generated at the axon hillock, it will travel all the way down to the synaptic knob.

The manner in which it travels depends on whether the neuron is myelinated or unmyelinated.

Unmyelinated neurons undergo the continuous conduction of an AP whereas myelinated neurons undergo saltatory conduction of an AP.

Continuous Conduction Occurs in unmyelinated axons.

In this situation, the wave of de- and repolarization simply travels from one patch of membrane to the next adjacent patch.

APs moved in this fashion along the sarcolemma of a muscle fiber as well.

Analogous to dominoes falling.

Saltatorial Conduction: Action potentials jump from one node to thenext as they propagate along a myelinated axon.

Saltatory Conduction

Graded Potentials and Action potentials

Beberapa istilah yang mendeskripsikan membran potensial

Neurons, Synapses, and Communication

Neurons communicate with each other and other cells through specialized junctions called synapses, where plasma membranes of two cells come close together.

Two types of synapses occur, electrical and chemical.

Electrical synapses allow ionic currents to pass directly from one cell to the other through gap junctions so the action potential in the presynaptic neuron can directly trigger an action potential in the postsynaptic cell.

Electrical synapses have a very short delay and are common in many invertebrates.

Synaptic Transmission

Neurotransmitter Removal

NTs are removed from the synaptic cleft via: Enzymatic degradation

Diffusion

Reuptake

EPSPs & IPSPs Typically, a single synaptic

interaction will not create a graded depolarization strong enough to migrate to the axon hillock and induce the firing of an AP.

However, a graded depolarization will bring the neuronal VM closer to threshold. Thus, its often referred to as an excitatory postsynaptic potential or EPSP.

Graded hyperpolarizations bring the neuronal VM farther away from threshold and thus are referred to as inhibitory postsynaptic potentials or IPSPs.

Reseptor Neurotransmitter

Sinyal yang memasuki sekumpulan neuron kadang menyebakan

impuls keluar berupa sinyal inhibisi atau eksitasi

Bagaimana kaki anda melangkah ?

Pembukaan saluran ion Na dan Ca

Pembukaan saluran ion Cl

dan penutpan saluran ion Na

Role of Inhibitory Neurons

Inhibitory neurons can help coordinate response of effectors like muscles.

Setiap reseptor hanya akan teraktivasi oleh stimulasi khusus dari pasangannya

Jenis serabut saraf akan mempengaruhi kecepatan hantaran sinyal dari perifermenuju saraf pusat sehingga akan berbeda prioritas penafsiran sensasinya

Bebera sel saraf akan mengalami sumasi (misalnya sumasi spasial) sehinggaderajat atau intensitas sinyal akan meningkat. Hal demikian sangatbermanfaat untuk deskriminasi intensitas atau derajat sensasi

Setiap saraf dari perifer akan menuju lokasi tertentu dari saraf pusat khusunyapada Otak yang sesuai dengan fungsi yang diembannya

Setiap serabut saraf hanya menjalarkan satu modalitas

sensasi Prinsip Garis Etiket

Rangsang listrik

Jepitan (crushing)

Kerusakan jaringanUjung saraf rasa nyeri (nosiseptor) Terasa nyeri

Air es Termoreseptor dingin Sensasi dingin

Sentuhan halus

di kulitMekanoreseptor (reseptor taktil) Geli

Klasifikasi Serabut Saraf

Umum :

Jenis A : bermielin khusus

pada saraf spinal

Terbagi :a, b, g, d

Jenis C : berserabut kecil,

tidak bermielin dan

kecepatan transduksi

impulsnya lambat

Fungsi Sensorik :

Ia : berasal dari anulospiral

kumparan otot

Ib : berasal dari organ

tendon golgi

II : berasal dari reseptor raba

di kulit yang luas dan ujung

flower spray kumparan otot

III : menjalarkan sensasi suhu,

rabaan kasar dan nyeri

tusukan

IV : menjalarkan rasa nyeri,

gatal, suhu dan sensasi

rabaan kasar

Summation

One EPSP is usually not strong enough to cause an AP.

However, EPSPs may be summed.

Temporal summation The same presynaptic neuron stimulates the

postsynaptic neuron multiple times in a brief period. The depolarization resulting from the combination of all the EPSPs may be able to cause an AP.

Spatial summation Multiple neurons all stimulate a postsynaptic neuron

resulting in a combination of EPSPs which may yield an AP

Bandingkan dua jarum dengan jarak 0,1 mm ditusukkan pada :

1. Jari jari Anda

2. Punggung Anda

Manakah yang terasa sebagai 2 titik yang berbeda dan

manakah yang terasa sebagai 1 titik saja ?

Mengapa dapat terjadi demikian ?

Berapakah Jarak yang dibutukan pada masing masing agar

dapat terasa sebagi 2 titik yang berbeda ?

Perbedaan intensitas dapat dijalarkan dengan menggunakan lebih banyak

serabut saraf yang berjalan sejajar (sumasi spasial) atau dengan mengirimkan

lebih banyak sinyal / impuls sepanjang serabut saraf (sumasi temporal)

Communication btwn neurons is not typically a one-to-one event. Sometimes a single neuron

branches and its collaterals synapse on multiple target neurons. This is known as divergence.

A single postsynaptic neuron may have synapses with as many as 10,000 postsynaptic neurons. This is convergence.

Can you think of an advantage to having convergent and divergent circuits?

Satu neuron presinaps mempengaruhi beberapa neuron postsinaps.

Memiliki kepentingan dalam pembesaran (amplifying) dan penyebaran (distributing)

sinyal / impuls saraf

Mis : bbrp jumlah neuron di otak akan menstimulasi neuron di spinal cord yg

jumlahnya lbh banyak

Divergensi pada Jaras yang Sama

(Signal / Impuls Amplification)Divergensi pada Jaras Multipel

(Signal / Impuls Distributing)

Beberapa neuron presinaps mempengaruhi satu neuron postsinaps dg hasil menstimulasi atau menginhibisi neuron postsinaps. Mis: neuron motorik yg sinaps dg serat otot skeletal menerima input yg berasal dr bbrp bagian regia otak. Memiliki kepentingan dalam membangkitkan potensial aksi dengan sumasi spasial ataupunsumasi informasi dari berbagai sumber dan respon yang timbul merupakan sumasi efek darisemua jenis informasi tersebut

Organization of the Nervous System

2 big initial divisions:1. Central Nervous System

The brain + the spinal cord The center of integration and control

2. Peripheral Nervous System The nervous system outside of the

brain and spinal cord

Consists of: 31 Spinal nerves

Carry info to and from the spinal cord

12 Cranial nerves

Carry info to and from the brain

Efektor Stimulator

Sensor somatik Sensor viseral

Medula

spinalis

Otak dan

batang otak

Saraf somatik Saraf viseral

Aferen - sensorik Eferen - motorik

Sensor enteric Saraf plexus

enterik

Consists of Brain

Located in cranial vault of skull

Spinal cord Located in vertebral

canal

11-73

Central Nervous System

Sistem Saraf Pusat

Otak Medula Spinalis

otak

medula

spinalis

tulang

belakang

pulmo

mulut

hidung

Prosencephalon

Mesencephalon

Rhombencephalon

fungsi utama

- pusat refleks spinal

- jaras konduksi

impuls dari dan ke otak

Neuroanatomical Ogranization

1. Spinal Cord

white matter vs gray matter

myelination of axons

dendrites, cell bodies and terminals

are not myelinated

dorsal horn & ventral horn

2. Brainstem

medulla, pons & midbrain

a. Medulla (Myelencephalon)

center for vital functions

decussation of the pyramids

crossing over for most

nerve fibers

b. Pons (Metencephalon)

numerous cranial nerves

reticular formation

raphe nucleus and sleep

Medula oblongata

pusat reflek yang penting untuk detak jantung, vasokonstriktor

(terkait dengan tekanan darah), pernafasan, bersin,

batuk, menelan salivasi, dan muntah

meregulasi gerakan otot interkostal dan diafragma

.

Pons (Metencephalon)

merupakan bagian yang penting sebagai stasiun penghubung antara

korteks serebri dengan serebelum (jaras kortikoserebelaris)

sensor dari mata, telinga dan reseptor raba diterima di serebelum

sebelum diinterpretasikan secara integratif di kortek serebri

pons juga turut berperan dalam reflek pernafasan

c. Midbrain (Mesencephalon)

Superior Colliculus

Inferior Colliculus

Central Gray (periaqueductal gray)

Substantia Nigra

Ventral Tegmentum

Schizophrenia & Parkinsons

disease

Mesencephalon

Formasio retikularis mengumpulkan informasi dari pusat otak yang lebih

tinggi dan menyalurkannya pada saraf eferen misalnya pada motor

neuron. Bagian ini juga mengatur fungsi kesadaran / mempertahankan

keadaan sadar dengan menstimulasi korteks serebri untuk menerima

rangsang dari semua bagian tubuh

Substansia nigra salah satunya memiliki fungsi untuk regulasi gerakan

yang terarah dan halus (tidak kaku).

3. Cerebellum (Metencephalon)

smooth coordination of practiced

movements

integrates sensory & motor

cognitive functions (with frontal lobe)

Serebelum

serebelum memiliki fungsi uatama sebagai pusat refleks yang

mengkoordinasi dan memperhalus gerakan otot, mengubah

tonus dan kekuatan kontraksi, mempertahankan

keseimbangan dan sikap tubuh

4. Hypothalamus (Diencephalon)

22 sets of nuclei

homeostasis, biological rhythms

drives

5. Thalamus (Diencephalon)

Relay Station

Topographic arrangement with cortex

Diencephalon

Talamus.

Berperan sebagai stasiun penghubung, semua sinyal sensoris kecuali

olfaktorius akan melalui talamus untuk diteruskan ke kortek serebri pada

wilayah somato sensorik primer.

Kemudian sinyal eferen (motorik) dari korteks serebri menuju ke serebelum

dan ganglia basalis juga melalui bagian talamus

Hipotalamus.

Berkaitan dengan regulasi rangsangan saraf otonom yang berhubungan

dengan tingkah laku dan emosi

Fungsinya terkait dengan pengaturan cairan tubuh, komposisi elektrolit, suhu

tubuh

fungsi endokrin yang berhubungan dengan reproduksi dan tingkah laku

seksual, ekspresi ketenangan dan kemarahan, lapar serta haus.

Menghubungkan fungsi pada sistem saraf dengan fungsi pada sistem endokrin

6. Basal Ganglia (Telencephalon)

Striatum (Caudate & Putamen)

Globus Pallidus

Substantia Nigra

Ganglia basalis

Umumnya terkait dengan regulasi fungsi motorik halus dan

kompleks dari Kortikospinal, misalnya menulis memotong dengan

gunting dan berbagai macam gerakan terlatih lainnya

7. Limbic System (Telencephalon)

Hippocampus

Amygdala

Nucleus Accumbens

Prefrontal Cortex, Cingulate Cortex

& Hypothalamus

Sistem limbik

Fungsi sistem limbik sangat terkait dengan komponen penyusunnya terutama

hipotalamus, hipokampus dan amigdala

Hipotalamus telah dibahas sebelumnya

Hipokampus terutama terkait dengan fungsi ingatan jangka panjang

Amigdala memiliki beberapa fungsi yang serupa dengan hipotalamus

tetapi juga memliki fungsi dilatasi dan konstriksi pupil, piloereksi

fungsi emosional berupa rasa takut , berkurangnya agresifitas

Sistem limbik juga berfungsi sebagai pusat hukuman dan ganjaran di hipotalamus

8. Cerebral Cortex (Telencephalon)

- 6 layered structure

- Four lobes: Frontal

Parietal

Temporal

Occipital

- sulcus (i) & fissure (s) (lateral, central)

- gyrus (i)

Pada korteks serebri diketahui memiliki beberapa area yang terkait dengan fungsi

yang spesifik :

-fungsi motorik halus dan terencana

-fungsi lain yang lebih tinggi

belajar, ingatan, intelegensia, bahasa, kejiwaan dan interpretasi kompleks yang

terintegrasi.

Serebrum merupakan pusat kesadaran (seat of consciousness), sedangkan

serebelum, medula oblongata justru sebaliknya (seat of unconscious brain)

Korteks serebri memiliki dua area utama, yaitu area primer dan area asosiasi

-Area primer merupakan daerah untuk persepsi dan gerakan

-Area asosiasi merupakan daerah untuk integrasi, peningkatan prilaku dan itelektual

Lobus Fontalis : penilaian, berbicara, kepribadian bawaan (misal,

penampilan diri dan kebersihan diri) keahlian mental kompleks (misalnya

abstraksi dan membuat konsep, berpikir memperkirakan masa depan dan

fungsi motorik yang halus)

Lobus Parietalis : utamanya untuk pemrosesan dan integrasi informasi

sensorik yg lbh tinggi dominan ; bahasa, membaca, berhitung, topografi

kedua sisi tubuh non dominan ; kesadaran sensorik (bilateral), sintesis

ingatan yang kompleks

Lobus Oksipitalis : memori visual dan penglihatan

Lobus Temporalis : memori pendengaran, daerah auditorius primer yang

mempengaruhi kesadaran, memori kejadian yang baru terjadi

Lobus frontalis

Area 4 : fungsi motorik primer yang bersifat voluntar

Area 6 : bertanggung jawab untuk gerakan terlatih

Area 8 : bertanggung jawab untuk gerakan menyidik voluntar (bersama dengan area 6) dan

deviasi konjugat dari mata dan kepala secara voluntar (input dari 4, 6, 8, 9 dan 46)

Area 44 dan 45 : area motorik berbicara Broca yang terkait dengan pelaksanaan berbicara/artikulasi

Area 9 12 : berkaitan dengan kepribadian seseorang berupa kegiatan intelektual kompleks, fungsi ingatan, rasa tanggung jawab untuk bertindak, sikap yang dapat diterima

masyarakat, ide ide, kreativitas, penilaian dan pandangan ke masa depan

Lobus parietalis

Area 1 3 : area somatosensorik primer untuk berbagai sensasi, deskriminasi sensorik halus

Area 5 7 : area asosiasi sensorik yang menerima dan mengintegrasikan berbagai modalitas sensorikcontoh identifikasi mata uang dalam tangan tanpa melihat, determinasi bentuk, tekstur,

berat dan suhu terkait pengalaman masa lalu,

kesadaran akan bentuk tubuh, letak bagian tubuh dan sikap tubuh

Area 39 : bertanggung jawab untuk kemampuan pemahaman bahasa

Area 40 : area untuk mengenal benda melalui sentuhan halus dan kesadaran sisi tubuhnya

Lobus oksipitalis

Area 17 : area visual primer untuk menerima informasi pengelihatan dan menyadari sensasi warna

Area 18 dan 19 : area asosiasi primer untuk penglihatan yang akan membuat informasi penglihatan

menjadi bermakna seta area untuk refleks gerakan mata

Kerusakan pada wilayah dominan : tdk dpt mengenali benda dan gunanya tetapi dpt mengenali wajah

Kerusakan pd area non dominan : tidak dapat mengenali wajah dan membedakan jenis kehidupan

dari makhluk hidup

Area 39 : area untuk memahami simbol bahasa dan memahami bacaan

Lobus temporalis

Area 41 dan 42 : area pendengaran primer

Area 22 : area asosiasi pendengaran dari Wernicke yang terkait dengan bahasa dan intelektual

Features of the Cerebral Cortex

note: more on this later

Somatosensory Cortex (homunculus)

Motor Cortex (homunculus)

Visual Cortex

Auditory Cortex

11-116

Two subcategories

Sensory or afferent

Motor or efferent Divisions

Somatic nervous system

Autonomic nervous system (ANS)

Sympathetic

Parasympathetic

Enteric

Peripheral Nervous System

Peripheral Nervous System

Responsible for communication btwn the CNS and the rest of the body.

Can be divided into: Sensory Division

Afferent division Conducts impulses from receptors to the CNS Informs the CNS of the state of the body interior and exterior Sensory nerve fibers can be somatic (from skin, skeletal muscles or

joints) or visceral (from organs w/i the ventral body cavity)

Motor Division Efferent division

Conducts impulses from CNS to effectors (muscles/glands) Motor nerve fibers

I. N. Olfaktorius sensorik saraf penghidu dalam penciuman oleh hidung

II. N. Optikus sensorik saraf penglihatan dimulai dari retina mata

III. N. Okulomotorius motorik dimulai dari otak tengah berakhir pada otot

otot yang menggerakkan mata

IV. N. Troklearis motorik idem

V. N. Trigeminus senso-moto sensorik :

N. oftalmikus, daerah dahi mata - hidung

N. maksilaris, daerah pipi dan maksila

N. mandibularis, daerah mandibula

motorik : otot mastikasi (untuk mengunyah)

(masseter, temporalis, pterygoideus)

VI. N. Abdusens motorik dimulai dari pons (otak belakang) dan berakhir

pada otot otot mata

Saraf Kranial dengan divisi sensorik / motorik

VII. N. Fasialis senso-moto motorik yang mempersarafi otot otot

wajah dan terkait dengan ekspresi wajah

sensorik yang mempersarafi lidah

VIII. N. Vestibulokoklearis sensorik N.koklearis untuk pendengaran dan

(N. Auditorius) N. vestibularis untuk keseimbangan

dan posisi ruang

IX. N. Glosofaringeus senso-moto sensorik untuk pengecap pada lidah

motorik untuk serabut serabut ke faring

X. N. Vagus senso-moto merupakan saraf yang panjang kearah leher,

torak - abdomen. Memiliki banyak cabang

menginervasi laring, faring, jantung, paru,

ginjal, hati, limpa, sal. Cerna-kolon desenden

XI. N. Aksesorius motorik berjalan menyilang/diagonal menginervasi

otot sternomastoideus dan trapezius

mempersarafi otot leher, sebagian besar

faring dan palatum

XII. N.Hipoglosus motorik mempersarafi otot otot lidah

Sistem saraf sensorik : Sistem saraf yang bertugas menerima rangsang / stimuli,

merubah stimuli menjadi sinyal dan menjalarkan / mentransduksi impuls / sinyal

menuju sistem saraf pusat untuk dinterpretasi dan memberikan respon terhadap

impuls dari lingkungan eksterna maupun interna yang secara konstan

menstimulasinya

Motor Efferent Division

Can be divided further:

Somatic nervous system

VOLUNTARY (generally)

Somatic nerve fibers that conduct impulses from the CNS to skeletal muscles

Autonomic nervous system

INVOLUNTARY (generally)

Conducts impulses from the CNS to smooth muscle, cardiac muscle, and glands.

Somatic System

Nerves to/from spinal cord control muscle

movements

somatosensory inputs

Both Voluntary and reflex movements

Skeletal Reflexes simplest is spinal

reflex arcMuscle

Motor

Neuron

Interneuron

Skin receptors

Sensory

Neuron

Brain

Autonomic Nervous System

Can be divided into:

Sympathetic Nervous System Fight or Flight

Parasympathetic Nervous System Rest and Digest

These 2 systems are antagonistic.

Typically, we balance these 2 to keep ourselves in a state of dynamic balance.

Saraf Otonom

Saraf Simpatis

Berasal dari nervus spinalis(servikalis, torakalis, lumbalisdan sakralis)

Terkait dengan sel sel pada kornulateralis dari substansia griseapada medula spinalis

SarafParasimpatis

Pars Kranialis, berasal dari saraf kranial,N. III, VII, IX, X dan XI

Pars Sakralis, berasal dari saraf spinal,khususnya 3 pasang ganglia sakralis

SSO DILAKUKAN OLEH PUSAT PUSAT DI MEDULLA SPINALIS, BATANG OTAK DAN HIPOTALAMUS, BAGIAN KORTEKS SEREBRI.

BEKERJA DENGAN CARA REFLEKS VISERAL YAITU, SINYAL SENSORIK DARI BAGIAN-BAGIAN TUBUH MENGIRIMKAN IMPULS KE PUSAT DI MED. SPINALIS, BATANG OTAK ATAU HIPOTALAMUS SELANJUTNYA MENGIRIMKAN RESPON REFLEKS KE ORGAN VISERAL UTK MENGATUR KEGIATAN MEREKA.

Sympathetic

Fight or flight response

Release adrenaline and noradrenaline

Increases heart rate and blood pressure

Increases blood flow to skeletal muscles

Inhibits digestive functions

CENTRAL NERVOUS SYSTEMBrain

Spinal

cord

SYMPATHETIC

Dilates pupil

Stimulates salivation

Relaxes bronchi

Accelerates heartbeat

Inhibits activity

Stimulates glucose

Secretion of adrenaline,nonadrenaline

Relaxes bladder

Stimulates ejaculationin male

Sympathetic

ganglia

Salivaryglands

Lungs

Heart

Stomach

Pancreas

Liver

Adrenalgland

Kidney

SARAF SIMPATIS BERASAL DARI DALAM MED. SPINALIS DI ANTARA SEGMEN T-1 SAMPAI L-2 YAITU MOTONEURON SIMPATIS, KORNU INTERMEDIOLATERAL, SUBSTANSIA GRISEA, DAN MEDULLA SPINALIS.

TIAP LINTASAN SIMPATIS TERDIRI ATAS: NEURON PRA GANGLION

NEURON PASCA GANGLION

BADAN SEL NEURON PRA GANGLION DI KORNU INTERMEDIOLATERAL, SEDANGKAN SERABUTNYA BERJALAN MEL. RADIKS ANTERIOR MED. SPIN BERSAMA SARAF SPINALIS.

Parasympathetic

Rest and digest system

Calms body to conserve and maintain energy

Lowers heartbeat, breathing rate, blood pressure

CENTRAL NERVOUS SYSTEMBrain

PARASYMPATHETIC

Spinal

cord

Stimulates salivation

Constricts bronchi

Slows heartbeat

Stimulates activity

Contracts bladder

Stimulates erectionof sex organs

Stimulates gallbladder

Gallbladder

Contracts pupil

ORGAN SIMPATIS PARASIMPATIS

JANTUNG Denyut dipercepat Denyut diperlambat

KORONARI Dilatasi Konstriksi

PEMBULUH DRH PERIFER Vasokontriksi Vasodilatasi

TEK. DARAH Naik Turun

BRONKUS Dilatasi Konstriksi

KEL. LUDAH Sekresi turun Sekresi meningkat

KEL. LAKRIMAL Sekresi turun Sekresi meningkat

KEL. ADRENAL Mensekresi hormon stres Menurunkan sekr. horm. stres

KEL. KERINGAT Meningkatkan eksresi Menurunkan ekskresi

KEL. SAL CERNA Menurunkan sekresi Meningkatkan sekresi

PUPIL MATA Dilatasi Konstriksi

SAL. PENCERNAAN Menurunkan peristaltik Meningkatkan peristaltik

PERNAFASAN Meningkatkan kec pernafasan Menurunkan kec pernafasan

Autonomic nervous system controls physiological arousal

Summary of autonomic differences

NEURON PRA GANGLION SISTEM SIMPATIS DAN PARASIMPATIS

SERTA NEURON PASCA GANGLION PARASIMPATIS

MENSEKRESIKAN ASETIL KOLIN KOLINERGIK

SEBAGIAN BESAR NEURON PASCA GANGLION SIMPATIS

MENSEKRESIKAN ADRENALIN ADRENERGIK.

RESEPTOR KOLINERGIK: MUSKARINIK (M) DAN NIKOTINIK (N).

RESEPTOR ADRENERGIK: ALFA DAN BETA.

HAMBATAN, STIMULASI NEUROTRANSMITER DPT

DIMANFAATKAN SEBAGAI TARGET TERAPI

1. Saraf kranial tidak selalu melewati medula spinalis menuju ke otak

2. Saraf kranial umunya menginervasi organ wilayah wajah dan visera

3. Cabang cabang Saraf kranial yang mempersarafi bagian tubuh yang

jauh ( misalnya cabang dari nervus vagus / N. X) mungkin akan

membawa sinyal dari perifer menuju pusat (otak) melalui

medula spinalis

4. Saraf Spinal pada umumnya akan melalui medula spinalis sebelum

memasuki saraf pusat di otak

5. Saraf spinal menginervasi daerah permukaan luar tubuh yang luas

disamping juga pada permukaan organ dalam (viseral)

11-153

Nervous System Organization

SENSASI SOMATIK

Indera somatik : mekanisme saraf yg mengumpulkan

informasi sensorik dari permukaan tubuh (sensasi

somatik)

Berdasarkan tipe stimulus :

Indera mekanoreseptif

sensasi taktilrasa raba, tekan,

getaran dan gatal

sensasi posisiposisi statis dan

kecepatan

pergerakan

Indera termoreseptif

sensasi panas& dingin

Indera rasa nyeri

Berdasarkan lokasi reseptor :

EksteroreseptifLokasi pada /dekat permukaan tubuh

sensasi yang berasal

dari permukaan tubuh

ProprioseptifLokasi pd otot, tendon, sendi, telinga bagian luar

sensasi yang berkaitan

dengan keadaan fisik

tubuhsensasi posisi, sensasi otot dan

tendon, sesasi tekan dari tapak

kaki dan keseimbangan tubuh

Interoseptif / ViseralLokasi di dlm pembuluh drh, organ viseral, dan sist saraf

sensasi dari organ

visera / dalam

Sensasi Taktil (reseptor yg sama untuk 3 sensasi berbeda)

Sensasi raba : reseptor taktil di kulit dan bawah kulit

Sensasi tekan : umumnya karena perubahan pada

jaringan yang lebih dalam

Sensasi getaran : disebabkan stimuli sensorik yang

datang berulang

Minimal terdapat 6 jenis reseptor taktil yang umum dikenal :

Ujung saraf bebas : sensor u rabaan dan tekanan Badan Meissner (pada kulit tak berambut, mis. Ujung jari & bibir): sensor yang peka u rabaan, getaran dg frekuensi < 200/dtk dan gerakan halus

serta tekanan

Diskus Merkel dan Reseptor Iggo : penting u lokalisasi sensasi raba spesifikdipermukaan tubuh (adaptasi lambat parsial)

Ujung rambut (hair end organ) : sensasi pergerakan obyek dipermukaan tubuh (adaptasi cepat)

Ujung Organ Ruffini : sensor u raba dan tekan Badan Paccini : u sensasi getaran dg frekuensi tinggi sd 700/dtk dan gerakan jaringan yang cepat (cepat adaptasi)

Ujung saraf bebas : menjalarkan impuls melalui serabut saraf Ad bermielin

sebagian lain melalui serabut saraf C tak bermielin

(u tekanan kasar, rabaan kasar yang kurang melokalisir

tempat perabaan, peka thd sensasi gatal dan geli). Reseptor

gatal dan geli pada serabut saraf C berbeda dengan

reseptor nyeri

Badan Meissner, Ujung rambut, Reseptor Iggo, Badan Paccini, Ujung Ruffini :

menjalarkan impuls melalui serabut saraf Ab bermielin

Serabut saraf mana yang digunakan untuk

menjalarkan sinyal dari reseptor ?

Sistem Komlumna Dorsalis Lemnikus Medialis Sistem Anterolateral

Bagaimana Jalur Transduksi / Penjalaran Sinyal / Impuls

dari Saraf Sensorik di Perifer ke Pusat Saraf ?

Kolumna Dorsalis Lemniskus Medialis

Sensasi raba :stimuli dengan derajat lokalisasi tinggi

transduksi impuls dg intensitas gradasi halus

Sensasi fasik (getaran)

Sensasi sinyal gerakan pd kulit

Sensasi posisi tubuh

Sensasi tekan :terkait derajat penentuan intensitas tekanan

Anterolateral

Sensasi Nyeri

Sensasi suhu : panas dan dingin

Sensasi raba dan tekan kasarmampu menentukan tempat perabaan dan

tempat penekanan pada tubuh

Sensasi geli dan gatal

Sensasi seksual

Kolumna dorsalis-Lemnikus medialis :

kolumna dorsalis MS lemnikus medialis BO talamus korteks

kecepatan sinyal 30 110 meter/detik ; serabut saraf memiliki sifat orientasiruang

yang sangat tinggi ; informasi sensorik ditransduksikan dengan cepat dlm

waktu singkat ; terbatas u sensasi mekanoreseptif

Anterolateral :

substansia grisea MS substansia alba anterior et lateral MS BO

talamus korteks ; kecepatan sinyal s/d 40 m/det ; serabut saraf memiliki

sifat orientasi ruang yang sangat kecil ; informasi sensorik dijalarkan

dengan lambat & lama ; modalitas sensasi luas yi. nyeri, suhu, taktil kasar

Reseptor yang berperanan dalam sensasi suhu :

reseptor nyeri, reseptor dingin, reseptor panas/hangat

sensasi gradasi suhu kerjasama antar reseptor

Secara relatif reseptor suhu pada permukaan sedikit

Reseptor berada dipermukaan tubuh dengan reseptor dingin

lebih banyak dibanding reseptor panas

Kemampuan adaptasi reseptor suhu bersifat parsial (tidak

pernah 100%)

Jalur penjalaran sinyal sensasi termal : stlh msk MS Traktus

Lissauer lamina I, II, III radiks dorsalis jaras anterolateral

berakhir di area retikular BO dan komplek ventrobasaltalami dan sebagian diteruskan ke somatosensorik serebri

Nyeri : suatu pengalaman sensorik dan emosional yang tidak

menyenangkan

berkaitan dengan kerusakan jaringan yang telah atau berpotensi

terjadi.

Nosiseptor reseptor nyeri ; banyak ditemukan pada kulit, otot rangka dan

sendi. Reseptor nyeri pada viseral ditemukan pada permukaan peritoneum,

membran pleura, duramater dan dinding pembuluh darah

Nyeri dapat terjadi akibat berbagai jenis rangsangan seperti :

mekanis, suhu, listrik dan kimiawi

BAGAIMANA MEKANISME TIMBULNYA NYERI ?

Senyawa kimiawi yang stimulasi nyeri adalah : bradikinin,

serotonin, histamin, ion kalium, asam (misalnya, asam laktat),

asetilkolin, TNFa, IL6, leukotrien, caspaicin, enzim proteolitik.

Prostaglandin dan substansi P lebih cenderung meningkatkan

sensitivitas reseptor nyeri dan tidak menstimulasi nyeri

secara langsung

Induktor

nyeri

O

nosiseptor

Saraf aferen Saraf eferen

MS

Sensasi, Reaksi

Nyeri Cepat : terjadi 0,1 detik setelah stimuli

memiliki sensasi untuk lokalisasi yang jelas dengan kualitas

menusuk, tajam, elektris

terasa akibat tusukan, sayatan, suhu ekstrim

nyeri cepat tidak akan terasa di sebagian besar jaringan dalam

tubuh atau organ dalam (viseral)

Nyeri Lambatterjadi 1 detik setelah stimuli

memiliki sensasi untuk lokalisasi yang tidak jelas dengan kualitas

seperti terbakar, berdenyut, pegal, tumpul

terasa akibat stimulasi mekanis, suhu ekstrim, dan kimiawi di kulit

atau hampir semua jaringan dalam tubuh (viseral) berkaitan

dengan kerusakan jaringan yang luas, berlangsung lebih lama

Secara umum di bagi dua rasa nyeri :

Awalnya akan terasa menusuk, selanjutnya akan terasa berdenyut,

karena kedua tipe nyeri tersebut tidak selalu berjalan dikotomis

Transduksi Impuls Sensasi Nyeri

Sinyal rasa nyeri akan

dijalarkan melalui sistem

anterolateral melalui jaras

spinotalamikus

Nyeri cepat melalui jaras

neospinotalamikus dengan

serabut saraf Ad

Nyeri lambat melalui jaras

paleospinotalamikus dengan

serabut saraf C

Traktus neospinotalamikusSinyal akan diteruskan ke lamina I dan V medula spinalis menujutalamus berakhir ke kortek serebri (area somatosensorik I)

Neurotarnsmiter yang terlibat diduga adalah Glutamat

Talamus merupakan bagian diensephalon yang merupakan pusat kesadaran,

sehingga diduga jalur ini merupakan pola untuk aspek sensorik-diskriminataif

untuk menentukan lokasi dengan batas tegas, sifat dan intensitas nyeri

(secara umum untuk interpretasi dan respon rasional) dan akan terkait

dengan bagian lain dari serebrum (mis. area asosiasi somatosensorik)

Anterolateral :

Substansia grisea MS substansia alba anterior et lateral MSBO talamus korteks

Traktus paleospinotalamikus

Sinyal akan diteruskan ke lamina II dan III medula spinalis kemudian menuju

batang otak (mesensefalon {formasio retikularis}, pons dan medula oblongata).

Beberapa juga diteruskan ke hipotalamus, sistem limbik, talamus dan

selanjutnya berakhir di korteks serebri terutama lobus frontalis.

Neurotrasnmiter yang terlibat diduga adalah glutamat (sangat singkat) dan

substansi P (utama)

Terkait dengan emosional thd persepsi nyeri misalnya dalam hal ekspresi,

toleransi, prilaku dan respon otonom simpatis

Anterolateral :

Substansia grisea MS substansia alba anterior et lateral MS BO talamus korteks

Induktor

nyeri

O

nosiseptor

Saraf aferen Saraf eferen

MS

Inhibisi nyeri

Sensasi, Reaksi

Inhibisi nyeri

Jalur desenden merupakan sinyal yang berasal dari SSP untuk memberikan

respon terhadap sinyal sensorik dari nosiseptor

Respon yang dihasilkan dari jalur desenden dapat berupa respon reaktif integratif

maupun respon inhibisi nyeri (analgesia)

Respon reaktif fisiologis, prilaku/emosional diantaranya peningkatan tekanan darah,

nadi dan napas, cemas, tidak dapat konsentrasi, gelisah, refleks dll yang umumnya

terkait dengan hasil interpretasi dan integrasi dari respon SSP

Adapun respon analgesia merupakan mekanisme pengendalian dari SSP untuk

mengurangi rasa nyeri yang timbul

Neurotransmiter pada jalur desenden dalam SSP diantaranya adalah asetilkolin,

norepinefrin, epinefrin, serotonin dan dopamin

Neurotransmiter serotonin telah diketahui terlibat atau bertindak sebagai anti

nosiseptif atau analgesia

Opium endogen juga dapat bertindak sebagai analgesia, diantaranya adalah

enkefalin < endorfin < dinorfin

Sinyal dari otak depan diteruskan menuju otak tengah (mesensefalon) dan bagian atas

dari pons (bagian dari rombensefalon) yaitu pada pada substransia grisea

periaquaductus (PAG) dan periventricular (PVG)

Dari PAG dan PVG sinyal diteruskan ke nuklei rafe magnus / NRM (terletak diantara

Bagian bawah pons dan bagian atas medula oblongata) dan nuklei retikularis

paragigantoselularis / PGL (disebelah lateral dari medula oblongata)

Kemudian sinyal dari NRM da PGL diteruskan menuju medula spinalis di kornu dorsalis

untuk melakukan inhibisi sinyal nyeri sebelum diteruskan menuju SSP

Di PAG banyak ditemukan enkefalin, endorfin dan dinorfin

Di Medula oblongata dan NRM banyak ditemukan serotonin, norepinefrin dan enkefalin

Di medula spinalis di kornu dorsalis banyak ditemukan

serotonin, norepinefrin dan enkefalin serta dinorfin

Pada kornu dorsalis serotonin dan norepinefrin (pada presinaps) akan menstimulasi

interneuron untuk meghasilkan enkefalin-endorfin-dinorfin untuk melakukan inhibisi

presinaptik melalui ikatan dengan reseptor opiat untuk menghambat saluran ion

kalsium sehinga pelepasan neurotransmiter (substansi P) tidak terjadi

BAGAIMANA MEKANISME TERJADINYA INHIBISI NYERI ?

MEMIJAT DAN MENGGARUK MENGURANGI NYERI ?

Serabut saraf besar (B) yang terdiri dari saraf Aa dan Ab untuk sensasi Raba dan

Propriosepsi bersatu dengan serabus saraf kecil (K) yang terdiri dari saraf Ad dan

C untuk sensasi nyeri pada kornu dorsalis medula spinalis

Stimulasi yang kuat pada (B) akan mengakibatkan inhibisi lateral pada sinyal dari (K)

sehingga sensasi nyeri tidak terjadi

(B) Dan (K) akan berhubungan/bersinaps dengan neuron transmisi (mungkin suatu

interneuron) untuk dapat meneruskan sinyal sensorik menuju sistem saraf yang

lebih tinggi di otak

Kunci ada di ikatan neurotransmiter reseptor, inhibisi fasilitasi

Sensorik taktil Opium otak

Inhibisi sensasi nyeri

Stimuli serabut Ab reseptor taktil

Inhibisi presinaptik & post sinaptik

Bloking reseptor u neurotransmiter sinaps

b endorfin, met-enkefalin,

leu-enkefalin, dinorfin

MekanikDi Perifer

Opium Eksogen Koanalgesia

Non Opioid dan NSAID

(Anti Inflamasi Non Steroid)Pemijatan dan Listrik

Morfin

Kodein

Oksikodon

Serotonergik-Adrenergik

Amitriptillin

Imipramin

Venlafaksin

Aspirin

Ibuprofen

Asetaminofen

Analgesia

Pada Saraf Pusat

Semua Saraf secara, fisiologis aktivasinya dipengaruhi

Pemicu Spesifik dan NEUROTRANSMITER

Pemicu spesifik dan Neurotransmiter selalu

berkontak dengan RESEPTOR yang khas

dgn pola serupa pada semua sistem saraf

Variasi fungsi spesifik dari sistem saraf

sangat terkait dengan topografi serta

regulasi organ dimana saraf tersebut

menginervasi

Organisasi internal sistem saraf secara

integratif pada berbagai lokasi memiliki

pola yang serupa satu dengan lainnya