SISTIM SARAF PUSAT

FAKULTAS FARMASIUNIVERSITAS PANCASILA

Oktober , 2008

Filosofi sasaran kerja otak

MANUSIA HARUS TETAP HIDUPPERTAHANKAN HOMEOSTASISTANGKAP SEMUA INFORMASI(SENSORIK)SARING INFORMASI(ASOSIASI)LAKUKAN TINDAKAN(MOTORIK)

Bantalan dan pelindung jaringan yang mudah rusak

Anatomi otaka.Serebrum , 4 lobus:1. lobus frontalis 3. lobus oksipitalis2. lobus parietalis 4. lobus temporalis

b.Diensefalon , 4 lobus:1. Thalamus 3. Pituitary (Hypophysis)2. Hypothalamus 4. Pineal gland

c. Serebelum (otak kecil) , 3 lobus :1. lobus anterior3. lobus flokulonodularis2. lobus posterior

d. Brain stem (batang otak) , 3 lobus : 1. Midbrain3. Medula Oblongata 2. Pons

Anatomi-Fisiologi otak1. Batang otak (brain stem) :Daerah tertua dari otakBagian bawah berlanjut ke medula spinal

2. Otak kecil (cerebellum) :Pengendali utama kerja motorik

3. Otak depan (Fore brain ) :a. Diensefalon (Diencephalon) :(1) Hipotalamus(2) Talamusb. Otak besar (cerebrum) :(1) Nukleus basal (Basal nuclei)(2) Kortek serebri (cerebral cortex)

Fungsi utama otakKortek serebri :1. Persepsi sensorik2. Kontrol gerakan volunter otot rangka3. Pusat bicara4. Pusat kendali tingkah laku5. Pusat kepintaran mental Nukleus Basalis :1. Pengendali kekuatan (tonus) otot2. Koordinasi gerakan lambat/halus3. Menekan gerakan yang tidak bergunaTalamus:1. Stasiun antara input sinaptik2. Penilaian kasar terhadap sensasi rangsang3. Memelihara kesadaran4. Mengontrol motorik

Fungsi utama otak (lanjutan)Hipotalamus :1. Pengendali fungsi homeostasis2. Memelihara hubungan antara saraf-endokrin3. Berperan dalam pola tingkah lakuSerebelum :1. Koordinasi gerak dan keseimbangan2. Mengatur peningkatan tonus otot3. Koordinator gerakan otot yang terampilBatang otak (Midbrain, Pons, Medula Oblongata):1. Pangkal dari bagian besar saraf kranial2. Pusat kontrol jantung, respirasi, dan digesti3. Pusat pengatur reflek yang berkaitan dengan keseimbangan dan postur tubuh4. Menampung/integrasi input dari medula spinal5. Membangunkan/mengaktifkan kortek serebri6. Berperan dalam kegiatan bangun-tidur

PROTEKSI DAN PENYALURAN MAKANANPELINDUNG LUAR : tulang tengkorak (cranium)tulang belakang (vertebrae) PELINDUNG DALAM (MENINGEN) : dura mater arachnoid materpia materJARINGAN PENYALUR MAKANAN :pembuluh darah dan limfe getah otak (cerebro spinal fluid)

ALIRAN GETAH OTAKCSF: masukdari pleksus koroid keluardari vili arakhnoidPLEKSUS KOROIDEUS:Jaringan khusus di ventrikel otak (mirip dengan jaringan ginjal)Mengandung kapiler dan sel ependim (epitel khusus permukaan internal rongga getah otak)Ependim aktif memompa ion Na dan bahan lain kedalam ventrikel , gradien osmotik meningkat sehingga akan menarik air (dan bahan terlarut didalamnya)

Fungsi getah otakPERLINDUNGAN FISIK ,1. Jaringan otak lebih ringan dari CSF (1:30) sehingga otak seakan terapungTekanan pada saraf / jaringan berkurang2. Sebagai bantalan sehingga mencegah benturan otak pada tulang tengkorak

PERLINDUNGAN KIMIAWI , Permeabilitas pleksus koroid dengan sistim pompanya mengakibatkan:1. Kadar solut, CSF = ECF2. Kadar ion Na, CSF = ECF3. Kadar ion K, ion HCO3 , ion Ca , dan glukosa, CSF > ECF4. Kadar ion H, CSF < ECF5. Kadar protein CSF , sangat rendah6. Tidak ada darah dalam cairan CSF

Blood brain barrierJaringan otak harus dilindungi dari berbagai perubahan luar .Perubahan umumnya datang dari aliran darah yang masukkedalam otak.Kemampuan selektifitas pertukaran bahan antara darah dan cair otak menjadi tumpuan sentral kemampuan pertahanan otak.Perangkat pertahanan dalam melakukan pertukaran bahan disebut Blood-Brain Barrier (BBB, sawar darah otak)Kemampuan ini diselenggarakan oleh :1. Sifat selektifitas sel epitel antara2. Peranan tight-junction hubungan antar sel3. Peranan astrosit, dimana penjuluran astrosit akan menyelimuti permukaan kapiler

Barier otak :pembuluh darah di bungkus sel astrosit

Kortek serebri Anatomi-Fisiologi Kortek Serebri= Porsi terbesar dari otak= Terdiri dari 2 keping (hemisfer) kiri-kanan= Hemisfer dihubungkan oleh korpus kalosum= Permukaan diperluas oleh banyak cekungan kecil (sulkus) dan besar (girus), hingga seluruh permukaan luasnya 0.25 m2= Kortek serebri mengandung sekitar 100 milyar neuron= Terdiri dari 2 lapisan :luar (Gray matter), ok predominan dengan sel neuron yang padat, dengan badan sel, dendrit (penjuluran), dan neuroglia (pendukung neuron) .. otaknya komputerdalam (White matter), ok didominasi oleh serabut saraf berselubung mielin (akson) .... kabelnya komputer

Kortek serebri (lanjutan) NEUROGLIA= Bagian terbesar dari kortek ( sekitar 90% )= Ada 4 tipe : 1. Astrocyte3. Oligodendroglia2. Microglia4. Ependymal cell

Astrosit := mendukung hubungan antar neuron= membantu pemeliharaan homeostasis otakMikroglia := menangkis serangan luar (phagocytic scavenger)Oligodendroglia : = memelihara keutuhan selubung mielinSel ependim := melapis permukaan luar otak yang tertutup getah= membantu pemeliharaan homeostasis otak, khususnya pada pertukaran bahan dari kapiler= membantu stem cell membentuk saraf baru

Sistem saraf tepiSistem saraf pusat

Kortek serebri, mengandung 3 macam sel :1. granular (sel stelata), mempunyai interneuron pendek, fungsi sebagai interneuron intrakortikal. Melepaskan neurotransmiter eksitatorik glutamat dan inhibitorik GABA (asam gama amino butirat).2. fusiformis 3. piramidalSel piramidal dan fusiformis menjulurkan hampir seluruh serat keluar kortek. Kedua serat saraf tersebut merupakan sumber serat saraf panjang. Kortek serebri (lanjutan)

Lapisan lapisan kortek serebri

I. Lapisan molekuler : mengandung banyak serabut tangensial dan beberapa sel.II. Lapisan granuler luar : sedikit neuron, merupakan sel piramidal kecil.III. Lapisan piramidal luar : terutama terdiri sel piramidal dengan ukuran intermediet dan besar.IV. Lapisan granuler dalam : terutama sel saraf kecil yang longgar (sel stelata).V. Lapisan piramidal dalam : terdiri sel piramidal medium dan besar. Pada gyrus presentralis terdapat sel raksasa Betzs (giant pyramidal cell).VI. Lapisan sel fusiformis : predominan neuron spindel. Lapisan lebih dalam (VIb) tembus ke subtansia putih (white matter) Kortek serebri (lanjutan)

Fungsional area korteks serebri

Homonkulus motorikHomonkulus sensorik

Lobus pada kortek serebri (4) :

1. Occipital2. Temporal 3. Parietal4. FrontalKortek serebri (lanjutan)

Lobus Occipital

= lokasi pada daerah belakang kepala= melakukan proses awal input visual , di :* kortek visual* area asosiasi visualKortek serebri (lanjutan)

Lobus Temporal

= lokasi pada bagian samping kepala= melakukan proses awal input pendengaran, dilaksanakan oleh :* kortek auditori* area asosiasi auditoriKortek serebri (lanjutan)

Lobus Parietal :

= lokasi pada bagian atas belakang kepala= terhadap lobus Frontal dipisahkan oleh sulkusyang dalam , sulkus sentralis= terutama bertanggung jawab terhadap input sensorik , di lokasi :* kortek somatosensorik primer* kortek asosiasi somatosensorik= homonkulus sensorik , adalah representasiinput sensorik pada serebrum ,sesuai urutan lokasi tubuh dansesuai aktifitas bagian tubuh tersebutKortek serebri (lanjutan)

Lobus Frontal := berada pada bagian atas depan kepala= thd. lob. Parietal dipisah oleh sulkus sentralis= terutama berperan pada output motorik , yi :1. aktifitas motorik volunter2. aktifitas bicara3. aktifitas berpikirlokasi di :* kortek motorik primer* area asosiasi motorik* kortek prefrontal= homonkulus motorik , adalah representasiinput motorik pada serebrum , sesuai urutan lokasi tubuh dan sesuai aktifitas bagian tubuh tersebut Kortek serebri (lanjutan)

PLASTISITAS OTAKBila pada salah satu sisi belahan otak mengalami kerusakan, bagian lain yang simetris kaca akan mengambil alih seluruh peranan.Prinsip ini dipakai dalam menangani kerusakan, sehingga walaupun pada peristiwa aksidental, dan salah satu fungsi terganggu, latihan efektif diharapkan dapat memulihkan fungsinya, sebagian atau seluruhnya.Pemulihan fungsi tentu sangat bergantung pada usia dan nutrisi.Kortek serebri (lanjutan)

BAHASA ( LANGUAGE )Ternyata sebuah pekerjaan otak yang perlu kecanggihan (ekspresi dan komprehensi), hingga harus dikelola oleh kerjasama wilayah motorik (area Broca, untuk ekspresi) dengan wilayah sensorik (area Wernicke, untuk komprehensi).Broca rusak, menyebabkan gagalnya menyusun kata (failure in word formation), walaupun dapat mengerti ucapan dan menulis.Wernicke rusak, menyebabkan tidak mampu mengartikan yang didengar dan dilihat, namun dapat mengucapkan kata Kortek serebri (lanjutan)

AREA ASOSIASITerdiri dari :1. kortek asosiasi prefrontal2. kortek asosiasi parietal-temporal-osipital3. kortrek asosiasi limbikArea asosiasi sering disebut wilayah tenang, ok saat diberikan rangsang, tidak terlihat input sensorik atau output motorik.Bertugas menerima dan menyaring informasi, mengolah, dan menyimpulkannya, untuk memberikan jawabannya.Kortek serebri (lanjutan)

LATERALISASI PADA SEREBRUM

Input sensorik dari medula spinal, berakhir pada sisi kontralateral di kortek serebri. Namun pada input sensorik yang disalurkan melalui saraf kranial, sebagian kontralateral dan sebagian lagi homolateral. Pemahaman ini penting dalam melacak lokasi kerusakan dalam otak. Prinsip lateralisasi juga terdapat pada output motorikKortek serebri (lanjutan)

Serat - serat saraf yang memotong garis tengah di piramid medula oblongata membentuk traktus kortikospinalis lateralis (sekitar 80 %) dari serat di jalur kortikospinalis, dikenal juga sebagai traktus pyramidalis.

Sisanya (20 %)Membentuk traktus kortikospinalis anterior atauventralis memotong garis tengah sampai setingkat tempat traktus ini bersinaps denganneuron motorik.

Traktus kortikospinalis lateralis danTraktus kortikospinalis anterior

NUKLEUS BASAL (basal ganglia)Merupakan masa kelabu (gray matter) yang terkonsentrasidalam masa putih.Terdiri dari :1. nukleus kaudatus2. putamen3. globus palidus4. klaustrumMelalui peranan sinap-sinap inhibisi, tonus (kekuatan) impuls motorik otot rangka akan dikendalikan dan diperhalus sehingga postur dan posisi tegak tubuh menjadi apik.Penyakit Parkinson, adalah contoh kegagalan basal ganglia,dimana neurotransmiter dopamin kurang, sehingga kekuatan otot kurang terkendali seperti:1. tonus otot meningkat, otot jadi kaku/keras2. kontraksi otot involunter yg tidak perlu dan tidak diingini, muncul, seperti resting tremor (tremor saat istirahat)3. daya melaksanakan gerakan melambat

NUKLEUS BASAL (basal ganglia)

= bagian dari diensefalon = sebagai stasiun antara dari input sensorik sebelum dikirim ke kortek somatosensorik serebri atau ketempat lainnya= daya sensor input sensorik mampu memilah hal yang penting untuk diteruskan, misalnya, hiruk pikuk kereta api lewat tetap tidur, namun dengar anak menangis, langsung bangun= dalam fungsi motorik, dapat memperkuat kekuatan motorik yang dihasilkankortek TALAMUS

= bagian dari diensefalon = berada dibagian tengah otak, dan menjadi bagian dari dinding ventrikel ke-3= punya peranan penting dalam merangkai hubungan antara saraf otonom dengan endokrin= peran spesifiknya :1. mengatur suhu tubuh2. mengatur rasa haus dan produksi urin3. mengontrol pengambilan makanan4. mengatur sekresi hormon hipofise 5. memproduksi hormon hipofise posterior6. mengatur kontraksi uterus dan keluarnya air susu7. mengatur peran saraf otonom8. berperan dalam sifat dan tingkah laku9. berperan dalam mengatur irama tidur-bangunHIPOTALAMUS

= bukan merupakan bangunan khusus dalam otak, tetapi merupakan rangkaian kerja berbagai bagian fore-brain yang berada disekitar batang otak= konsep-konsep yang diasuh sistim limbik :1. Emosi (emotion)2. Tingkah laku dasar (basic behavior pattern)3. Motifasi (motivation) 4. Belajar (learning) 5. Ingatan jangka pendek (short-term memory)6. Ingatan jangka panjang (long-term memory) SISTIM LIMBIK

Limbic system: - Hippocampus - Amygdala - Cingulate gyrus - Thalamus - Hypothalamus - lobus temporalis - lobus frontalis - Olfactory bulb - Fornix

Emosi (emotion)= konsep emosi mencakup perasaan dan suasana hati subyektif berikut respon fisiknya.= sistim limbik punya peran kunci pada emosi= menyerang, bertahan, tertawa, menangis, atau muka jadi merah, adalah contoh dari emosiSISTIM LIMBIK

Tingkah laku dasar (basic behavior pattern)= dikelola kerjasama sistim limbik, bagian kortek yang lebih tinggi, dan hipotalamus= gaya dan perilaku dasar, bergantung individu= peran kortek terutama dalam mempertimbangkan perubahan tingkah laku, misalnya merubah cara makan rakus, menjadi sopan= perangsangan pada titik tertentu di kortek, dapat mempertunjukkan perilaku dasar yang asli, misalnya berubah jadi marah dan geram= pada sistim limbik, terdapat pusat reward dan punishment , yang berguna dalam memilah-milah perihal, yang akan membantu dalam penyesuaian tingkah lakuSISTIM LIMBIK

Motifasi (motivation) = merupakan kemampuan untuk mengarahkan perilaku kepada sasaran spesifik= beberapa sasaran spesifik, ditujukan untuk mengamankan homeostasis individuSISTIM LIMBIK

Belajar (learning) = penguasaan pengetahuan dan keterampilan sebagai hasil pengalaman dan pengarahan= reward dan punishment juga berperan dalam keberhasilan proses belajar = contoh sederhana, anak anjing diajarkan kencing dihalaman, dan dipukul kalau kencing di karpet, lama kelamaan dia akan membiasakan diri untuk kencing ke halamanSISTIM LIMBIK

Ingatan jangka pendek (short-term memory)= ingatan (memory), adalah penyimpanan informasi yang didapat, untuk kemudian dapat dikeluarkan (recall)= pada otak, sisa yang teringat dan disimpannya pengetahuan, akan terekam dalam jaringan otak yang telah mengalami perubahan yangdisebut memory trace= ingatan jangka pendek berlangsung dalam detik sampai jam= informasi yang masuk akan mengalami:1. diabaikan , sama sekali tidak tersimpan dalam bank memori2. ingat dalam jangka pendek3. ingat dalam jangka panjangSISTIM LIMBIK

Ingatan jangka panjang (long-term memory)= ingatan ini berlangsung dalam hari sampai tahun= untuk menuju ingatan jangka panjang, ada proses konsolidasi, yang menghasilkan perubahan permanen pada otak= penemuan baru, menunjukkan bahwa ingatan yang sudah melekat mantap, dapat menjadi labil bila di recall secara berulang-ulang.Agar tersimpan stabil kembali, dilakukan rekonsolidasiSISTIM LIMBIK

Memory storage/proses belajarDapat informasi baru

Short-termMemory stores

Long-term Memory storageInability toretrieveconsolidationSearching andreadoutBiasanya Lupa permanenCepat diingatlatihan(dilupakan)Diingat-ingat

Kharakteristik Jangka pendek Jangka panjang

Waktu penyimpanan setelah Singkat Lambat, melalui ingatan jangkamenerima informasi baru pendek, konsolidasi, latihan atau pengulangan.

Kapasitas penyimpanan Terbatas Sangat besar

Waktu mengingat Cepat Lambat, memerlukan keterlibatan proses mengingat

Ketidak mampuan untuk Lupa permanen, tidak Relatif stabil dapat diingat, atau mengingat. dapat dikonsolidasi ke biasanya lupa sementara. ingatan jangka panjang

Mekanisme penyimpanan Melibatkan prosesing di Terjadi perubahan permanen baik sinap yang singkat, fungsi maupun struktur, seperti seperti release sejumlah terbentuknya sinap baru, sintesis neurotransmiter protein baru sebagai kunci

Perbandingan ingatan jangka pendek & ingatan jangka panjang

= penting dalam pengaturan gerakan volunter seperti : # keseimbangan tubuh# perencanaan dan eksekusinya= banyak didapati neuron individual , yang tidak adadibagian otak lainnya. Ini menandakan neuron tersebut, khusus disiapkan untuk tindakan tertentu= kerja dilaksanakan oleh bagian :1. vestibulocerebellum , berperan dalam sistim keseimbangan (organ vestibularis) yang juga terkait dengan peran dari mata2. spinocerebellum , berperan dalam ketepatan dan kerapihan gerak motorik yang tersalur melalui medula spinal3. cerebrocerebellum , berperan dalam perencana-an dan pemunculan motorik yang diramu oleh kortek serebriSEREBELUM

Pola Aktivitas Volunter:Direncanakan di otakPerintah dikirim ke otot melalui sistem kortikospinal dan kortikobulbarPerhalusan oleh serebelum:Gerakan diperhalus dan dikoordinasikan oleh bagian medial & intermediet serebelum (spinoserebelum) dan hubungan-2 nya.Perencanaan dan organisasi gerakan:Perencanaan dan organisasi gerakan volunter olehsirkuit umpan balik dari ganglia basal dan bagian lateral serebelum (neokortek)

= pada batang otak, berpusat ke-12 saraf kranial. Saraf kranial sebagian besar mengelola daerah kepala, kecuali N-X (vagus), yang juga mengelola dada dan perut.= tentang peranannya dalam kesadaran, pada batang otak terdapat berbagai inti yang tersebar luas membentuk sebuah jaringan yang disebut reticular activating system (RAS), yang punya interkoneksi dengan kortek serebri.= sadar (consciousness), berkaitan dengan adanya perhatian terhadap dunia luar dan dunia dalam dirinya. Ada 4 tingkat:1. waspada penuh ( maximum alertness)2. terjaga/terbangun (wakefulness) 3. tidur (sleep), dengan beberapa tahap, yang terjadi ok kerjasama 3 wilayah pengelola yi : :3.1. arousal system, jaringan pengendali yang berasal di RAS batang otak3.2. slow-wave sleep center, di hipotalamus3.3. paradoxical sleep center di batang otak, yang sumbernya dari REM sleep-on center (REM= rapid eye movement)4. hilang kesadaran (coma)BATANG OTAK

Merupakan keadaan dibawah sadar dimana dengan rangsang orang tersebut dapat dibangunkan. Beda dengan koma.Ada dua tipe tidur:1.Tidur gelombang lambat: tipe ini gelombang otaknya sangat lambat2.Tidur dengan gerakan cepat mata (REM sleep)TIDUR (sleep)

Teori dasar tidurTeori lama: teori kelelahan, dimana area eksitatorik batang otak(sistem aktivasi retikuler) mengalami kelelahan setelah seharian terjaga. Ini disebut teori pasif dari tidurTeori baru: bahwa tidur barangkali disebabkan oleh proses hambatan pasif.

EEG Aktivitas listrik selama terjaga dan tidur

SEKIAN