Sel saraf merupakan sel terpanjang dalam tubuh.
Neuron unik karena bentuknya berbeda dari sel lain. Ada sel-sel saraf yang sangat panjang sehingga mereka bergerak dari pinggul ke bola kaki. Ini sangat jarang untuk sel, yang umumnya sangat pendek.
Neuron adalah sel khusus dalam sistem saraf yang mengirimkan sinyal ke seluruh tubuh.
Neuron dapat melakukan banyak hal berbeda, mulai dari mendeteksi rangsangan eksternal dan internal hingga memproses informasi dan mengarahkan tindakan otot.
Neuron memiliki empat struktur khusus yang memungkinkan informasi dikirim dan diterima: badan sel atau soma, dendrit, akson, dan terminal akson.
Anatomi neuron
Badan sel atau soma: Badan sel adalah bagian sel yang mengelilingi nukleus dan berperan penting dalam sintesis protein.
Dendrit: Dendrit pendek, struktur bercabang yang memanjang dari badan sel. Dendrit bekerja untuk menerima informasi, dan mereka melakukannya melalui banyak reseptor yang terletak di membran mereka yang mengikat bahan kimia yang disebut neurotransmitter.
Akson : Akson adalah struktur besar yang memanjang dari badan sel pada titik asal, yang disebut gundukan akson, dan berfungsi untuk mengirim informasi. Berbeda dengan dendrit yang lebih pendek, akson dapat memanjang lebih dari satu meter. Karena panjang ini, akson mengandung mikrotubulus dan dikelilingi oleh mielin.
Terminal Akson : Setelah akson mencapai target, akson berakhir dengan beberapa terminasi, yang disebut terminal akson. Terminal akson dirancang untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal kimia dalam proses yang disebut transmisi sinaptik.
Sebagian besar neuron bersifat amitosis atau kehilangan kemampuannya untuk membelah.
Pengecualian untuk aturan ini ditemukan di neuron penciuman (yang berhubungan dengan penciuman) dan yang terletak di daerah otak, hippocampus.
Untungnya, harapan hidup neuron amitosis mendekati 100 tahun.
Namun, jika neuron rusak atau hilang, itu tidak mudah diganti.
Untuk alasan ini, biasanya ada pemulihan terbatas dari cedera otak atau sumsum tulang belakang yang serius.
Mungkin tingkat pemulihan yang lambat atau kurangnya regenerasi memastikan bahwa perilaku dan ingatan yang dipelajari dipertahankan seumur hidup.
Neuron juga memiliki tingkat metabolisme yang sangat tinggi dan selanjutnya membutuhkan kadar glukosa dan oksigen yang tinggi.
Tubuh akan melakukan segala kemungkinan untuk memastikan bahwa neuron memberi makan dengan benar.
Bahkan, jika karena alasan tertentu otak mendeteksi bahwa ia tidak menerima nutrisi dalam jumlah yang cukup, tubuh akan segera mati, yaitu, Anda akan pingsan.
Neuron mampu mengirimkan pesan satu sama lain menggunakan bentuk khusus dari sinyal listrik.
Ada sinyal yang membawa informasi dari luar ke otak seperti sinyal sensorik (penglihatan, penciuman, rasa, sentuhan). Ada juga sinyal internal lainnya yang merupakan instruksi untuk organ, kelenjar, dan otot.
Neuron adalah sistem kelistrikan yang sempurna. Ini menerima sinyal dari neuron tetangga melalui dendrit.
Sinyal perjalanan dari soma atau badan sel utama, dan perjalanan ke akson ke sinapsis.
Myelin menutupi akson dan bekerja sebagai isolator untuk menjaga sinyal listrik di dalam sel, menyebabkan gerakan lebih cepat.
Dan akhirnya, sinyal bergerak melalui sinapsis ke sel saraf berikutnya.
Neuron, seperti kebanyakan sel dalam tubuh, juga memiliki nukleus yang mengandung DNA.
Klasifikasi neuron
Ada banyak jenis neuron dalam tubuh Anda. Setiap jenis dikhususkan untuk melakukan hal yang berbeda.
Klasifikasi struktural neuron didasarkan pada jumlah proses yang memanjang dari badan sel.
Tiga kelompok utama muncul dari klasifikasi ini: neuron multipolar, bipolar, dan unipolar.
Neuron multipolar
Neuron multipolar memiliki akson dan beberapa cabang dendritik.
Mereka mengirimkan sinyal dari sistem saraf pusat ke bagian lain dari tubuh Anda, seperti otot dan kelenjar.
Mereka adalah bagian dari lebih dari 99% neuron pada manusia, dan merupakan jenis utama neuron yang ditemukan di sistem saraf pusat.
Neuron unipolar
Neuron unipolar juga dikenal sebagai neuron sensorik.
Sel-sel ini meneruskan sinyal dari luar tubuh, seperti sentuhan, ke seluruh sistem saraf pusat.
Neuron unipolar memiliki satu proses pendek yang memanjang dari badan sel dan kemudian bercabang menjadi dua proses lagi yang memanjang ke arah yang berlawanan.
Proses perluasan perifer dikenal sebagai proses perifer dan berhubungan dengan penerimaan sensorik.
Proses yang meluas ke sistem saraf pusat.
Neuron unipolar ditemukan terutama di divisi aferen sistem saraf perifer.
Neuron bipolar
Neuron bipolar hanya memiliki dua proses yang memanjang ke arah yang berlawanan dari badan sel. Satu proses disebut dendrit dan proses lain disebut akson.
Meskipun jarang, mereka ditemukan di retina mata dan sistem penciuman.
Neuron secara fungsional diklasifikasikan menurut arah perjalanan sinyal, relatif terhadap sistem saraf pusat sebagai:
Neuron sensorik atau neuron aferen mengirimkan informasi dari reseptor sensorik di kulit atau organ dalam ke sistem saraf pusat untuk diproses. Hampir semua neuron sensorik adalah unipolar.
Neuron motorik atau eferen mengirimkan informasi dari sistem saraf pusat ke beberapa jenis efektor. Neuron motorik biasanya multipolar.
Interneuron terletak di antara jalur motorik dan sensorik dan sangat terlibat dalam integrasi sinyal. Sebagian besar interneuron terbatas dalam sistem saraf pusat.
Neuron piramidal. Namanya berasal dari bentuk badan selnya, yang terlihat seperti piramida. Ia memiliki akson dan dua cabang utama dendrit. Sel-sel ini mengirim sinyal ke otak dan memerintahkan otot untuk bergerak.
Neuron Perkinje (dinamakan untuk orang yang menemukannya) terletak di otak kecil, bagian otak yang mengontrol keseimbangan, koordinasi, dan pengaturan waktu tindakan. Mereka memiliki akson dan susunan dendrit yang sangat rumit.
Fisiologi Neuron
Umumnya, perubahan tegangan pada neuron mengalir dari dendrit, ke soma, dan ke akson.
Dalam neuron sensorik, bagaimanapun, rangsangan lingkungan (cahaya, bahan kimia, nyeri) mengaktifkan saluran ion yang menghasilkan potensial aksi yang mengalir dari akson ke soma.
Dalam kedua kasus, neuron menyebarkan sinyal di sepanjang aksonnya dalam bentuk potensial aksi, yang merupakan cara neuron berkomunikasi dengan neuron atau sel lain.
Komunikasi yang terjadi antara sel-sel ini disebut transmisi sinaptik.
Fungsi dasar neuron
Peran tiga kelas neuron adalah tiga fungsi dasar:
Menerima sinyal atau menerima informasi.
Mengintegrasikan sinyal yang masuk dan dengan demikian menentukan apakah informasi harus ditransmisikan.
Mengkomunikasikan sinyal ke sel target yang terletak di neuron lain, di otot, atau di kelenjar.
Polarisasi membran
Neuron memiliki dendrit dan akson yang dapat memanjang dari badan sel dan mengirimkan sinyal ke dan dari sel lain.
Ketika dendrit tidak mentransmisikan sinyal, dikatakan dalam keadaan istirahat.
Dalam keadaan ini, bagian dalam sel memiliki muatan negatif bersih, dan bagian luar sel memiliki muatan positif bersih.
Membran dikatakan terpolarisasi karena terdapat muatan positif dan negatif pada sisi yang berlawanan.
Neuron secara aktif mempertahankan keadaan terpolarisasi membran melalui penggunaan pompa natrium dan kalium.
Pompa natrium dan kalium ini memompa tiga ion natrium bermuatan positif keluar dari sel untuk setiap dua ion kalium bermuatan positif yang Anda pompa ke dalam sel.
Setiap siklus pompa meningkatkan polarisasi sedikit lebih banyak.
Selain itu, ion kalium disaring melalui membran dan keluar dari sel dengan difusi, yang, sekali lagi, menciptakan muatan yang lebih negatif di dalam sel dan muatan yang lebih positif di luar sel.
Depolarisasi membran
Ketika neuron menerima sinyal, saluran natrium di membran terbuka dan memungkinkan masuknya ion natrium positif ke dalam sel, menyebabkan depolarisasi atau pengurangan perbedaan muatan melintasi membran.
Depolarisasi lokal juga mengaktifkan saluran natrium terdekat untuk membuka dan mendepolarisasi membran di dekatnya, menyebabkan lebih banyak saluran natrium terbuka dan mendepolarisasi membran di sana, sehingga memulai reaksi berantai.
Depolarisasi terjadi dalam gelombang melalui membran, mulai dari dendrit yang menerima sinyal, bergerak menuju badan sel, melalui badan sel, dan kemudian menjauh dari sel ke bawah akson.
Membran melakukan repolarisasi dengan menutup saluran natrium dan mengaktifkan pompa natrium dan kalium untuk mengembalikan perbedaan muatan melintasi membran, dan neuron siap untuk melewatkan sinyal lain.
sinapsis
Secara struktural, dua jenis sinapsis ditemukan di neuron: kimia dan listrik.
Sinapsis kimia terjadi ketika membran neuron saling berdekatan, tetapi tetap berbeda, meninggalkan celah.
Sinapsis listrik terjadi ketika membran bergabung bersama melalui protein khusus yang memungkinkan aliran ion dari satu sel ke sel lainnya.
Sinapsis listrik berkembang di otot jantung.
Sinapsis kimia menggunakan bahan kimia yang disebut neurotransmiter untuk mengkomunikasikan pesan antar sel.
Bagian sinaps yang melepaskan neurotransmiter pada sinaps disebut terminal prasinaps, dan bagian sinaps yang menerima neurotransmiter disebut terminal pascasinaps.
Ruang sempit antara dua daerah disebut celah sinaptik.
Terminal prasinaps mengandung sejumlah besar vesikel yang dikemas dengan neurotransmiter.
Ketika potensial aksi mencapai terminal prasinaps, saluran Ca++ berpintu tegangan terbuka, memungkinkan Ca++ masuk yang kemudian mengaktifkan serangkaian molekul di membran saraf dan membran vesikular menjadi teraktivasi.
Molekul yang baru diaktifkan ini kemudian menginduksi eksositosis vesikel, menghasilkan pelepasan neurotransmitter.
Neurotransmitter kemudian mengikat reseptor yang terletak di membran postsinaptik dan menginduksi perubahan konformasi.
Perubahan konformasi ini menyebabkan reseptor bertindak seperti pori-pori di membran agar ion dapat bergerak.
Tergantung pada jenis ionnya, efek pada sel pascasinaps dapat berupa depolarisasi (rangsangan) atau hiperpolarisasi (penghambatan).
Respons rangsang disebut “potensi sinaptik pasca-rangsangan”, sedangkan respons penghambatan disebut “potensial pascasinaps penghambatan.”
Seperti namanya, potensi sinaptik pasca rangsang menimbulkan respons rangsang, atau depolarisasi membran, sedangkan potensi pascasinaps penghambatan menghasilkan respons penghambatan atau hiperpolarisasi membran.
Badan sel akan memiliki banyak sinapsis di atasnya dan pada dendrit di sekitarnya.
Beberapa sinapsis akan menyebabkan potensial membran badan sel mendekati ambang batas.
Sinapsis lain mengakibatkan potensial membran badan sel menjauh dari ambang batas (hiperpolarisasi).
Setiap sinaps yang memindahkan potensial lebih dekat ke ambang disebut potensi postsinaptik rangsang, dan setiap sinaps yang memindahkan potensial menjauh dari ambang disebut potensi postsinaptik penghambatan.
Efek bersih dari potensi postsinaptik rangsang dan potensi postsinaptik penghambatan dialami di gundukan akson.
Jika ambang tercapai, maka potensial aksi akan berlanjut ke bawah akson.
Tujuan akhir dari potensial postsinaptik rangsang adalah untuk menyebabkan perubahan yang cukup pada membran untuk memulai potensial aksi.
Tujuan dari potensial postsinaptik penghambatan adalah untuk menyebabkan perubahan pada membran untuk menghindari potensial aksi.
Setiap potensial postsinaptik rangsang atau potensial postsinaptik penghambatan berlangsung selama beberapa milidetik dan kemudian membran kembali ke potensial membran istirahat semula.
Dalam banyak kasus, potensi postsinaptik rangsang tunggal tidak cukup untuk menyebabkan potensial aksi.
Oleh karena itu, banyak potensi pascasinaps rangsang dari beberapa sinapsis dapat bergabung di soma, menghasilkan pergeseran tegangan yang jauh lebih besar yang dapat melebihi ambang batas dan penyebab serta potensial aksi. Fenomena ini disebut penjumlahan spasial.
Potensi postsinaptik rangsang dari sinapsis yang sama juga dapat bergabung jika mereka tiba dalam urutan yang cepat; fenomena ini disebut penjumlahan waktu.
Memerlukan beberapa potensi postsinaptik rangsang untuk memicu potensial aksi adalah cara neuron meningkatkan sensitivitas dan presisi.
Jumlah
Sebuah respon seperti potensi postsinaptik rangsang atau potensi postsinaptik penghambatan akan tergantung pada jenis neurotransmitter atau kombinasi reseptor yang ada di sinaps.
Ada lebih dari 100 neurotransmiter yang dikenal, dan banyak di antaranya memiliki reseptor unik.
Reseptor dapat dibagi menjadi dua kelompok besar: saluran ion dengan gerbang kimia dan sistem pembawa pesan kedua.
Ketika saluran ion tertutup secara kimia diaktifkan, ion tertentu dibiarkan mengalir melalui membran.
Jenis ion akan menentukan apakah hasilnya adalah potensial postsinaptik rangsang atau potensial postsinaptik penghambatan.
Ketika sistem pembawa pesan kedua diaktifkan, kaskade interaksi molekuler terjadi di dalam sel target atau pascasinaps.
Jenis kaskade yang didapat akan menyebabkan respon berupa rangsang atau penghambatan.
Sinapsis rangsang
Kebanyakan sinapsis rangsang di otak menggunakan glutamat atau aspartat sebagai neurotransmitter.
Neurotransmitter ini mengikat saluran kation non-selektif yang memungkinkan lewatnya Na+ dan K+.
Seperti disebutkan di atas, dibutuhkan banyak EPSP dari jenis sinaps ini untuk mendepolarisasi neuron pascasinaptik yang cukup untuk mencapai ambang batas dan memicu potensial aksi.
Bagian sinapsis yang sangat penting di otak mencakup kelompok yang mampu membentuk ingatan dengan meningkatkan aktivitas dan kekuatan sinapsis.
Proses ini disebut pemberdayaan jangka panjang.
Potensiasi jangka panjang beroperasi di sinaps, menggunakan neurotransmitter glutamat dan reseptor yang dikenal sebagai reseptor N-metil D-Aspartat.
Reseptor N-metil D-Aspartat unik karena diatur oleh ligan dan tegangan.
Ketika diaktifkan oleh ligan, ia menjadi permeabel terhadap Na+, tetapi jika perbedaan muatan cukup, saluran juga menjadi permeabel terhadap Ca++.
Ca ++ dapat memulai kaskade messenger kedua yang menghasilkan peningkatan jumlah reseptor glutamat, meningkatkan kekuatan sinaps.
Perubahan kekuatan dapat berlangsung selama berminggu-minggu, berbulan-bulan, atau bahkan bertahun-tahun, tergantung apakah sinapsis digunakan terus menerus atau tidak.
Sinapsis penghambatan
Ini mungkin tampak seperti paradoks untuk memiliki sinapsis penghambatan, tetapi rangsangan neuron pada dasarnya diatur oleh keseimbangan antara eksitasi dan penghambatan.
Neurotransmitter penghambat utama adalah asam gamma-aminobutirat dan glisin.
Kedua neurotransmiter berikatan dengan reseptor yang menghasilkan peningkatan konduktansi Cl-.
Karena muatan negatif Cl- dan fakta bahwa ia umumnya bergerak ke dalam sel, efeknya adalah melawan depolarisasi dan menyebabkan membran menjauh dari ambang batas.
Sinapsis modulasi
Sinapsis modulasi adalah sinapsis yang dapat “disiapkan” oleh neuromodulator sehingga mereka dapat merespons input lain dengan lebih kuat.
Contoh neuromodulator primer adalah norepinefrin.
Dengan sendirinya, norepinefrin memiliki sedikit efek pada transmisi sinaptik, tetapi ketika sel pertama kali terkena norepinefrin, ia akan bereaksi lebih kuat terhadap glutamat.