Tugas 2 Respon Syaraf

Pengaruh Internal dan Eksternal Pada Respon Syaraf

1. Sistem Manusia - Lingkungan

Dalam kehidupannya manusia berinteraksi dengan dua lingkungan, yaitu: lingkungan eksternal (fisik) dan lingkungan internal. Hubungan antara kedua lingkungan ini bersifat terbuka. Dari lingkungan eksternal manusia mendapatkan energi makanan (lemak dan karbohidrat), dan material-material lain (oksigen, air, protein, mineral dan vitamin) yang dibutuhkan oleh sel, jaringan dan organ. Bahan­-bahan dari lingkungan eksternal ini masuk ke dalam lingkungan internal.

Lingkungan internal mempunyai kemampuan mengorganisir material yang heterogen menjadi struktur yang homogen yang kita sadari sebagai keadaan yang dibutuhkan tubuh manusia. Keadaan yang homogen ini dicapai dan dikelola melalui proses-proses pengaturan dengan cara mengeluarkan simpanan energi (yang levelnya lebih besar) ke lingkungan. Kapasitas untuk mencapai keadaan homogen dari keadaan yang heterogen merupakan sifat dasar dari seluruh organisme hidup.

Tubuh manusia terdiri dari sel-sel, jaringan dan organ-organ yang terendam dalam lingkungan berair (lingkungan inilah yang disebut lingkungan internal). Lingkungan internal ini terdiri dari lebih kurang l5 liter cairan ekstra seluler (yang terdiri dari plasma darah, cairan getah bening dan cairan yang tersebar di antara jaringan) dan lebih kurang 30 liter air intra seluler. Jadi hampir 70 % dari berat tubuh manusia adalah air.

2. Konsep Homeostasis

Sehatnya fungsi sel, jaringan dan organ sangat berhubungan dengan keadaan atau status fisik dan kimia dari lingkungan internal. Sifat-sifat fisik meliputi suhu, tekanan osmotik dan berat jenis. Sifat kimia meliputi kandungan ion hidrogen (pH), tekanan parsial oksigen, konsentrasi elektrolit (sodium, potasium, posporus dan klorid) maupun kandungan (kadar) gula, asam amino dan lemak. Keadaan sehat tergantung dari keadaan pengaturan sifat-sifat fisik dan kimia. Simpangan yang besar dari keadaan seimbang selalu berhubungan dengan memburuknya fungsi organ (sakit). Tingkat pengaturan lingkungan internal ini pada umumnya teridentifikasi pada homeostasis.

Sifat lingkungan internal ditandai dengan simpangan yang kecil atau terkontrol. Yang tergambar dari keadaan ini adalah komposisi lingkungan internal bervariasi dengan sangat terbatas. Sifat yang paling ketat terjaga (teratur) adalah suhu, pH, tekanan osmotik dan konsentrasi beberapa elektrolit seperti sodium, potasium dan klorid. Sifat dengan pengaturan longgar terjadi pada konsentrasi enzim darah dan limbah dari metabolisme seluler. Sifat-sifat yang paling terjaga adalah hal yang paling vital pada effisiensi fungsi dari sel, jaringan dan organ. Sifat-sifat yang tidak terjaga tidak berhubungan atau tidak penting untuk kesehatan fungsi sel, jaringan atau organ.

Simpangan yang terbatas pada sifat fisik dan kimia lingkungan internal ini berarti ada pada keadaan yang mantap. Keadaan yang mantap bukan berarti keadaan yang tetap (statis) tetapi keadaan yang dinamis dengan simpangan yang terbatas (teratur). Keadaan ini dicapai dengan pengaturan fisiologis. Proses-proses pengaturan fisiologis inilah yang disebut dengan mekanisme homeostasis.

3. Mekanisme Homeostasis

Iritabilitas merupakan sifat dasar dari organ-organ tubuh manusia. Dengan iritabilitas berarti kita berespon terhadap perubahan lingkungan. Perubahan lingkungan merupakan stimulus untuk terjadinya perubahan keseimbangan lingkungan internal. Perubahan lingkungan akan berarti sebagai stimulus jika intensitas dan durasi dari perubahan lingkungan tersebut cukup untuk menimbulkan respon .

Sel, jaringan dan organ berespon terahadap lingkungan dengan dua cara. Pertama perubahan menimbulkan aksi langsung pada sel. Sebagai contoh : hadirnya suatu zat kimia (perubahan kimia) pada lingkungan internal menyebabkan proses-­proses seluler menjadi lebih cepat atau lambat. Hormon bekerja pada kejadian ini. Kedua, perubahan lingkungan terdeteksi oleh sel-sel khusus, yaitu sel-sel pada system syaraf. Pada kasus ini respon organ bersifat tidak langsung_,, tetapi dimediai oleh sistem syaraf. Selanjutnya kita akan melihat bagaimana sistem syaraf berfungsi yang kemudian disertai dengan sistem endokrin.

3.1 Sistem Syaraf

Organ-organ tubuh manusia memiliki detektor yang sensitif (organ dengan tanggapan khusus) yang khusus menanggapi berbagai jenis rangsangan. Jadi pada tubuh manusia terdapat organ-organ yang menanggapi (bereaksi) terhadap cahaya/sinar, suara, perubahan kimia, gradien termal, tekanan, regangan, dan masih banyak lagi. Beberapa organ berfungsi menanggapi perubahan lingkungan internal. Beberapa organ lain bertugas menanggapi perubahan lingkungan eksternal.

Detektor atau reseptor adalah perpanjangan jaringan syaraf dari pusat sistem syaraf. Pusat sistem syaraf terdiri dari otak, batang otak dan sumsum tulang belakang. Reseptor ini merupakan ujung syaraf yang terbuka. Sebagai contoh reseptor yang mendeteksi perubahan termal adalah ujung-ujung syaraf yang terbuka yang terdapat di kulit. Reseptor juga bisa berupa struktur yang lebih kompleks seperti (ujung-ujung syaraf yang terbuka yang terdapat di) mata atau telinga.

Reseptor adalah transduser energi yang mengubah rangsangan yang berupa iritasi khusus menjadi pulsa listrik. Pulsa listrik ini akan menjalar di sepanjang perpanjangan jaringan syaraf (neuron atau serabut syaraf) ke lokasi khusus di pusat syaraf. Neuron yang berfungsi sebagai penghantar pulsa listrik dari hasil rekaman perubahan lingkungan ini disebut afferent neuron atau sensory neuron .

Ada dua grup pusat syaraf utama di mana pulsa-pulsa syaraf ini ditujukan yaitu :

1. Pusat refleks. Berlokasi di batang otak dan sumsum tulang belakang.

2. Pusat sadar. Berlokasi di otak.

Pusat refleks mengumpulkan informasi dari pulsa syaraf tanpa disadari oleh organ­-organ yang bersangkutan. Pusat sadar mengumpulkan informasi dari pulsa syaraf yang sifat dan lokasi dari perubahan lingkungannya disadari. Informasi ke pusat refleks akan ditanggapi berupa refleks-rekleks khusus. Sebagai contoh; jika kita memegang benda panas, maka secara refleks kita akan menjatuhkannya. Informasi ke pusat sadar akan ditanggapi secara sukarela. Secara sadar, oleh akibat benda panas yang dipegang dalam contoh di atas akan timbul rasa nyeri dan luka bakar. Respon yang terjadi terhadap perubahan lingkungan biasanya melibatkan baik pusat refleks maupun pusat sadar.

Refleks adalah reaksi yang otomatis dan tidak disengaja yang terjadi pada otot-otot atau kelenjar-kelenjar dalam organ manusia. Reaksi-reaksi otot atau kelenjar tersebut terbawa melalui neuron yang bergerak dari pusat refleks dalam pusat sistem syaraf ke otot-otot dan kelenjar-kelenjar tersebut. Pulsa syaraf ini merambat melalui efferent atau motor neuron. Jika pulsa syaraf bereaksi pada otot, maka pada otot-otot tersebut akan terjadi perubahan panjang, sehingga terjadi gerakan. Jika pulsa syaraf bereaksi di kelenjar, kelenjar tersebut akan memproduksi dan melepaskan cairan sekresi (air liur, empedu, keringat, dan sebagainya).

Pada umumnya otot-otot pada tubuh manusia terletak menempel pada tulang atau menempel di dinding organ dan struktur, seperti sistem pencernaan makanan, kantong kemih dan pembuluh-pembuluh darah. Di dalam tubuh manusia terdapat dua jenis kelenjar, yaitu kelenjar eksokrin dan kelenjar endokrin. Kelenjar eksokrin berperan pada sistem pencernaan makanan dan sistem produksi (pengeluaran) keringat. Kelenjar-kelenjar ini mempunyai salutan (pembuluh) dan jika terangsang akan menghasilkan/mengeluarkan produk seperti ludah dan keringat Kelenjar endokrin tidak mempunyai pembuluh. Produknya berupa hormon (bahan pengatur), produk ini akan langsung masuk ke dalam aliran darah.

Otot-otot yang menempel pada tulang tidak hanya diaktifkan oleh refleks, tetapi juga dapat diatur oleh keputusan sukarela (sadar). Aktivitas sukarela ini dimungkinkan oleh motor neuron yang bergerak ke otak atas perintah pusat kesadaran dan keluar dari pusat sistem syaraf ke otot-otot tulang. Sebagai contoh, bernafas adalah aktivitas otomatis yang tidak disadari. Dengan keputusan sukarela suatu ketika kita dapat menghentikan nafas sementara, menahan nafas atau mengatur panjang pendeknya pernafasan.

3.2 Sistem Endokrin

Pada umumnya kelenjar yang tidak berpembuluh dirangsang oleh refleks. Ada juga yang dirangsang atau dihambat oleh perubahan kimia khusus pada cairan di sekelilingnya. Sebagai akibat dari adanya stimulasi, apakah itu secara kimiawi atau syaraf, kelenjar endokrin memproduksi hormon yang langsung masuk ke dalam aliran darah. Hormon adalah molekul organik kompleks yang terbawa di dalam alirah darah ke sel-sel atau organ, berfungsi mengatur metabolik sel, jaringan dan organ.

Hormon tidak memulai proses-proses di dalam tubuh, tetapi hanya mengatur laju aktifitas di mana hormon tersebut beiperan. Reaksi terhadap perubahan lingkungan bersifat hormonal berlangsung lambat dibandingkan dengan reaksi yang ditimbulkan oleh urat syaraf. Pulsa syaraf bergerak sangat cepat pada neuron sensor atau neuron motor, jauh lebih cepat dari pada perjalanan hormon di dalam sistem sirkulasinya.

Hormon-hormon yang dihasilkan oleh kelenjar endokrin mempunyai peran yang luas. Peran-peran hormon yang telah diketahui antara lain: mengatur pertumbuhan fisik dan mental, metabolisme sel, sifat fisik dan kimia lingkungan internal, proses-proses pencernaan, dan memfungsikan banyak organ tubuh.

3.2.1 Pengaturan Tekanan Osmotik Lingkungan Internal

Organ organ yang berperan dalam proses tersebut adalah hipotalamus (terletak di batang otak banyak mengandung pusat-pusat refleks untuk mekanisme homeostatik), kelenjar pituitary posterior, dan ginjal. Ginjal berfungsi untuk membuang limbah hasil metabolisme, tetapi juga menjaga air di dalam tubuh. Ginjal mempunyai kemampuan mengatur jumlah dan kepekatan urin dalam rangka mengatur air di dalam tubuh. Kelebihan air di tubuh akan menurunkan tekanan osmotik darah. Kekurangan air dalam tubuh akan meningkatkan tekanan osmotik. Perubahan tekanan osmotik dalam darah akan terdeteksi oleh osmoreseptor yang berlokasi di pembuluh darah kecil di hipotalamus. Pulsa syaraf terbawa melalui neuron ke kelenjar pituitary posterior di mana hormon diuretic disimpan. Hormon ini diproduksi dan langsung dibawa oleh aliran darah ke ginjal di mana jumlah produksi air (urin) diatur. Jika darah kental dan tekanan osmotik naik, produksi hormon diuretic diperbesar. Sebagai akibatnya volume urin turun (sedikit). Dengan sedikitnya urin yang dikeluarkan, maka banyak air yang terjaga, dan darah menjadi encer. Produksi hormon diuretik diturunkan. Inilah perubahan kimiawi dinamis antara batang otak dan ginjal dalam pengelolaan lingkungan internal agar tekanan osmotik menjadi mantap.

3.3. Model Sederhana Mekanisme Homeostasis

Perubahan lingkungan eksternal pada umumnya ditanggapi oleh tubuh melalui sistem syaraf, perubahan dideteksi oleh detektor (receptor) khusus. Perubahan lingkungan internal dideteksi oleh detektor khusus lainnya. Tubuh manusia merupakan sistem terbuka, yang membutuhkan energi makanan dan material-material makanan dari lingkungan eksternal, maka model mekanisme homeostasi melibatkan pengaturan internal dan pengaturan eksternal.

3.3.1. Pengaruh Internal

Perubahan lingkungan internal akan menimbulkan keadaan yang menyimpang (dari keadaan set-point) pada reseptor-reseptor internal. Penyimpangan tersebut akan terdefeksi dan menimbulkan respon untuk mengoreksi simpangan tersebut. Tanpa adanya simpangan maka tidak akan ada pengaturan. Keragaman awal pada lingkungan internal ini disebut sistem keragaman. Suatu ketika proses-proses pengaturan akan beraksi untuk mengkoreksi simpangan. Organisme memiliki mekanisme untuk menunjukkan bahwa simpangan telah dikoreksi. Mekanisme ini diidentifikasikan sebagai umpan balik negatif. Jika perubahan lingkungan telah dikoreksi lingkungan di sekitar detektor mendekati keadaan set-point. Detektor kemudian berhenti menimbulkan respon-respon pengaturan lanjutan. Oleh karena diperlukan waktu untuk berbagai tahapan proses pengaturan, maka sering terjadi koreksi berlebih. Koreksi berlebih ini menimbulkan lingkungan yang baru, yang dapat memicu mekanisme pengaturan kembali. Jadi sistem keragaman adalah perubahan yang kontinu pada lingkungan internal. Simpangan dari keadaan set-point pada detektor tidak pernah terkoreksi secara komplit, tetapi mekanisme pengaturan memungkinkan keadaan mantap pada lingkungan internal terkelola.

3.3.2. Pengaruh Eksternal

Pengelolaan keadaan mantap pada lingkungan internal menuntut organisme terus menerus mengisi kembali simpanan energi makanan dan material-material lain yang terbatas dari sumber di lingkungan eksternal. Jika pemanfaatan materi-materi tersebut terjadi secara kontinu, maka pemasukan juga harus dilakukan secara kontinu. Walaupun demikian banyak simpangan pada sifat-sifat fisik dan kimia lingkungan internal tidak dapat dikoreksi oleh mekanisme pada lingkungan internal itu sendiri. Untuk alasan ini maka perlu ada komponen-komponen perilaku pengaturan fisiologis yang disebut pencarian (searching) terhadap energi makanan dan material­material lain untuk mengoreksi simpangan dari lingkungan eksternal. Pencarian memerlukan vektor yang dapat diarahkan organisme ke arah material-material yang dibutuhkan. Jadi pengaturan eksternal terdiri dari pencarian dan pengarahan (searching and orientation). Letak reseptor sensor yang ada di bagian luar (di permukaan tubuh) membuat search and orientation menjadi efektif.

Aspek perilaku lain dari pengaturan eksternal adalah membantu mekanisme homeostasis menyangkut perbaikan dari variasi ekstrim lingkungan eksternal. Variasi-variasi ini dideteksi oleh receptor eksternal dan responnya adalah proses­-proses motor yang kompleks. Sebagai contoh adalah timbulnya kebutuhan akan "pakaian, sangkar (selter), pemanas dan pendingin ruangan" sebagai proteksi terhadap lingkungan. Binatang juga mempunyai cara untuk mengatasi lingkungan dengan cara membangun sarang, hidup di dalam liang atau goa atau di bawah batu. Banyak binatang yang bergerak masuk atau keluar dari sarang tergantung dari keadaan lingkungan eksternal. Proteksi terhadap lingkungan ini dapat dilihat sebagai search and orientation.