Untuk memenuhi fungsi menghantarkan sinyal listrik, ia terdiri dari neuron dan sel glial.
Neuron
Ada dua kelas besar sel dalam sistem saraf: neuron, yang memproses informasi, dan glia, yang menyediakan neuron dengan dukungan mekanis dan metabolik. Tiga kategori umum neuron umumnya dikenali.
Reseptor adalah neuron yang sangat khusus yang bertindak untuk mengkodekan informasi sensorik. Misalnya, fotoreseptor di mata mengubah variasi intensitas cahaya menjadi sinyal listrik dan kimia yang dapat dibaca oleh sel saraf lainnya.
Ini adalah sel-sel reseptor yang memulai proses sensasi dan persepsi. Interneuron membentuk kategori kedua sel saraf. Sel-sel ini menerima sinyal dan mengirim sinyal ke sel saraf lainnya.
Interneuron berfungsi untuk memproses informasi dalam berbagai cara dan membentuk mayoritas sistem saraf manusia.
Efektor atau neuron motorik adalah neuron kelas ketiga. Sel-sel ini mengirimkan sinyal ke otot dan kelenjar tubuh, oleh karena itu, mereka secara langsung mengontrol perilaku tubuh.
Di semua neuron, membran sel memisahkan bagian dalam sel dari cairan di sekitarnya. Membran luar ini sangat penting untuk fungsi pemrosesan informasi neuron.
Saat ini, membran sel dikenal sebagai mesin molekuler yang sangat kompleks dan khusus yang melakukan berbagai peran dalam fungsi sel. Selanjutnya, membran memiliki sifat yang berbeda di berbagai daerah fungsional khusus neuron.
Sebuah neuron yang khas dapat dibagi menjadi tiga bagian yang berbeda: badan selnya, dendrit, dan akson. Badan sel, atau soma, berisi nukleus sel dan struktur intraseluler yang terkait.
Dendrit adalah ekstensi khusus dari badan sel. Mereka bekerja untuk mendapatkan informasi dari sel lain dan membawa informasi itu ke badan sel. Banyak neuron juga memiliki akson, yang membawa informasi dari soma ke sel lain, tetapi banyak sel kecil tidak.
Akson berakhir di kaki terminal, atau tombol terminal (tombol), yang mengirimkan informasi ke sel penerima. Dendrit dan akson, keduanya perpanjangan dari badan sel, juga dikenal sebagai proses.
Titik komunikasi antara satu neuron dengan neuron lainnya disebut sinapsis. Sinapsis umumnya berfungsi terarah, dengan aktivitas di bagian bawah sel pengirim (sel prasinaptik) yang mempengaruhi perilaku sel penerima (sel pascasinaps).
Pada kebanyakan neuron, membran pascasinaps biasanya berada di badan sel atau di dendrit, tetapi sinapsis juga terjadi di antara akson.
Kebanyakan neuron memiliki beberapa dendrit dan satu akson. Karena banyak prosesnya, ini disebut neuron multipolar. Neuron unipolar (satu proses) dan bipolar (dua proses) yang lebih sederhana jauh lebih jarang ditemukan pada vertebrata dibandingkan pada sistem saraf invertebrata.
Fungsi utama neuron adalah memproses informasi dan mengintegrasikan pengaruh sel dari mana mereka menerima informasi.
Di otak manusia, bukan hal yang aneh jika satu neuron menerima informasi pada 20.000 atau 30.000 sinapsis. Karena itu, fungsi pemrosesan informasi neuron di otak bisa sangat kompleks.
Seringkali membantu untuk membedakan antara tipe sel berdasarkan penampilannya, karena bentuk dapat memberikan petunjuk untuk berfungsi. Mungkin perbedaan yang paling penting adalah antara neuron dengan dan neuron tanpa akson panjang.
Sel dengan akson panjang, yang disebut neuron utama, mengirimkan informasi jarak jauh dari satu wilayah otak ke yang lain. Neuron utama menyediakan jalur komunikasi dalam sistem saraf.
Sebaliknya, neuron sirkuit lokal, yang tidak memiliki akson panjang, harus mengerahkan semua efeknya di wilayah lokal badan sel dan dendritnya. Mereka terletak di area otak yang dilayani oleh neuron akson panjang utama dan bertindak untuk mempengaruhi aktivitas di jalur ini.
Neuron sirkuit lokal melakukan fungsi integratif dan modulasi di daerah otak lokal. Ukuran dan bentuk neuron sering berhubungan. Neuron utama, dengan akson panjangnya, umumnya memiliki badan sel yang besar.
Sebagian, ini karena akson bergantung pada tubuh sel untuk energi metabolisme dan protein yang dibutuhkannya untuk berfungsi dan mempertahankan dirinya sendiri. Selanjutnya, sel dengan pohon dendritik besar juga cenderung memiliki badan sel yang besar.
Sebaliknya, neuron sirkuit lokal, dengan dendrit pendek dan akson kecil (bila ada), umumnya memiliki badan sel kecil dan kompak.
Dendrit
Dendrit dapat dianggap sebagai kelanjutan dari membran tubuh sel, dan permukaan sensorik reseptif ini menembus jaringan saraf di sekitarnya. Tidak mengherankan untuk menemukan bahwa pola percabangan dendritik sangat berbeda antar sel dan mencerminkan fungsi yang dilakukan sel.
Dalam beberapa kasus, sifat fungsional neuron dapat diprediksi sepenuhnya dari pola penyebaran dendritiknya. Dendrit, dengan bentuknya yang tipis, bercabang, dan arborescent, sangat meningkatkan peluang koneksi sinaptik di jaringan otak.
Mikroskop elektron menegaskan konsep dendrit sebagai perpanjangan dari badan sel. Jenis substruktur intraseluler yang sama yang mencirikan badan sel neuron juga ada dalam dendrit.
Banyak jenis neuron memiliki dendrit dengan bentuk khusus koneksi sinaptik, duri dendritik. Ini adalah kecil (1-2 um), tonjolan berduri dari dendrit yang membentuk unsur postsinaptik dari sebagian besar sinapsis di otak.
Duri dendritik tampaknya menjangkau untuk menghubungi akson di dekatnya. Pola duri dendritik berubah di seluruh dendrit. Dekat dengan badan sel, duri biasanya kecil, dan pembesaran yang relatif sederhana sedikit menonjol dari sisi dendrit.
Pada jarak yang lebih jauh, duri menjadi lebih besar dan lebih rumit. Duri muncul dari dendrit dan mengembang, terkadang membelah menjadi kolom ganda dengan banyak sinapsis.
Paling tidak, duri meningkatkan permukaan sinaptik dendrit, memungkinkan konten sinaptik maksimum dengan volume dendritik minimum.
Sekitar 80 persen dari semua sinapsis rangsang (yang bertindak untuk membangkitkan aktivitas dalam sel pascasinaps) ditemukan pada duri dendritik; sisanya melibatkan bagian lain dari dendrit.
Sebaliknya, kurang dari sepertiga dari semua sinapsis penghambatan melibatkan duri, dan ketika mereka melakukannya, mereka mengikat sinaps rangsang di kolom tulang belakang yang sama. Alasan khusus untuk perjanjian ini adalah masalah yang semakin menarik.
Juga telah disarankan bahwa duri dendritik adalah struktur yang dapat dimodifikasi yang dapat berubah dengan pembelajaran dan faktor lainnya. Apapun fungsinya, duri dendritik adalah fitur anatomi penting dari banyak kelas neuron dalam sistem saraf manusia.
Badan sel
Badan sel mengintegrasikan input sinaptik dan menentukan pesan yang harus dikirimkan akson ke sel lain, tetapi itu bukan satu-satunya fungsinya. Badan sel juga bertanggung jawab untuk berbagai proses biokimia yang kompleks.
Misalnya, badan sel mengandung mesin metabolisme yang diperlukan untuk mengubah glukosa menjadi senyawa berenergi tinggi yang memenuhi kebutuhan energi bagian lain dari neuron.
Selain itu, protein yang sangat aktif yang berfungsi sebagai pembawa pesan kimia antar sel diproduksi dan dikemas dalam tubuh sel. Badan sel berisi serangkaian substruktur khusus yang lebih kecil, yang disebut organel, atau organ kecil, yang menjalankan banyak fungsi sel.
Mitokondria
Menyediakan energi metabolisme ke sel dalam bentuk yang dapat dengan mudah digunakan adalah peran utama mitokondria. Organel-organel ini memiliki membran luarnya sendiri yang membungkus membran dalam yang terlipat.
Sumber energi utama untuk sistem saraf adalah glukosa dari gula, yang berasal dari makanan berkarbohidrat.
Mitokondria mengandung enzim yang diperlukan untuk mengubah glukosa menjadi senyawa berenergi tinggi, terutama adenosin trifosfat (ATP). Molekul ATP kemudian dapat diangkut ke daerah lain dari sel di mana energi mereka digunakan.
Inti
Pembuatan senyawa aktif neuron dan molekul protein besar lainnya di dalam badan sel lebih kompleks. Proses sintesis protein dimulai di dalam inti sel.
Nukleus neuron dipisahkan dari cairan intraseluler dan organel sel lainnya, yang berisi informasi genetik yang memandu fungsi sel. Template genetik disimpan sebagai untaian asam deoksiribonukleat (DNA) yang dikodekan.
Setiap molekul DNA mengandung kode genetik untuk semua sel dalam tubuh; hanya bagian terpilih dari cetak biru genetik ini yang digunakan oleh sel-sel saraf.
Nukleus memulai proses membangun molekul protein dengan menyalin bagian yang relevan dari kode DNA menjadi molekul asam ribonukleat (RNA) komplementer. Nukleus kemudian melepaskan molekul RNA ke dalam cairan intraseluler sekitarnya, di mana proses sintesis protein benar-benar berlangsung.
nukleolus
Nukleolus adalah struktur terpisah di dalam nukleus, yang juga terlibat dalam proses sintesis protein. Namun, nukleolus tidak membuat protein secara langsung. Sebaliknya, ia membangun kompleks molekuler, yang disebut ribosom, yang terlibat dalam sintesis protein.
Ribosom adalah kompleks RNA dan protein yang dikeluarkan dari nukleolus dan nukleus ke dalam badan sel, tempat mereka melakukan pekerjaannya.
Aparatus retikulum endoplasma dan aparatus Golgi
Dua organel lain terutama bertanggung jawab untuk pembuatan protein seluler, retikulum endoplasma dan aparatus Golgi. Bersama-sama, mereka membentuk pabrik miniatur dan pabrik pengemasan. Retikulum endoplasma adalah sistem tabung, vesikel, dan kantung yang dibangun dari membran yang mirip dengan yang mengelilingi neuron.
Retikulum endoplasma kasar adalah segmen awal struktur yang mulai membentuk molekul protein; Ia memperoleh penampilan kasarnya dari kehadiran sejumlah besar ribosom yang menempel pada permukaannya.
Ribosom retikulum endoplasma kasar membangun segmen besar molekul protein dalam urutan langkah-langkah yang ditentukan oleh RNA yang dilepaskan dari inti sel.
Segmen molekul protein ini bergerak ke bawah melalui retikulum endoplasma dengan cara yang mirip dengan produk yang dirakit pada jalur perakitan industri. Ketika selesai, segmen dilepaskan ke dalam retikulum endoplasma halus, yang tidak memiliki ribosom, dan diangkut olehnya ke aparatus Golgi.
Aparatus Golgi, dinamai Camillo Golgi, adalah kompleks membran yang melengkapi perakitan protein dan membungkus molekul yang dihasilkan dalam membrannya sendiri untuk dilepaskan ke dalam sel.
Penting bahwa protein dikemas dengan cara ini karena mereka memiliki efek kuat pada fungsi saraf. Ketika terbungkus dalam lingkup membran yang dibangun, vesikel, protein dapat dengan aman berpindah ke bagian sel di mana mereka akhirnya akan digunakan.
Sebagai contoh, neurotransmiter yang dilepaskan oleh sel pada sinapsis diproduksi oleh retikulum endoplasma dan aparatus Golgi dalam badan sel, tertutup dalam vesikel, dan kemudian diangkut sepanjang akson ke sinaps di mana mereka pada akhirnya akan digunakan..
akson
Akson neuron muncul dari badan sel dan meluas ke daerah atau daerah kontak sinaptik. Akson adalah proses khusus yang ditandai dengan memiliki membran yang dapat dirangsang, membran yang mampu menghasilkan atau menyebarkan potensial aksi.
Potensial aksi adalah panjang khas dari akson. Sel umumnya hanya memiliki satu akson, tetapi mereka dapat memancarkan kolateral atau cabang untuk membawa potensial aksi ke lebih dari satu wilayah otak.
Pewarnaan Golgi dari neuron tunggal yang terletak di batang otak melepaskan banyak kolateral dan dengan demikian mempengaruhi aktivitas di banyak area otak. Namun, tingkat percabangan ini jauh dari tipikal. Sebagian besar sel dengan akson yang menonjol memiliki kolateral yang jauh lebih sedikit, jika ada.
Bukit akson
Akson keluar dari badan sel dalam kerucut membran yang membentuk gundukan akson.
Struktur ini sangat berbeda dari bagian tubuh sel lainnya ketika diperiksa secara mikroskopis: struktur ini sama sekali tidak memiliki ribosom dan retikulum endoplasma yang menjadi ciri bagian tubuh sel lainnya dan bagian dendrit yang berdekatan.
Sebaliknya, ada banyak mikrotubulus dan mikrofilamen, yang membentuk dasar sistem transportasi akson, yang membantu pergerakan zat dari badan sel ke ujung.
Kaki terminal
Saat akson mendekati target sinaptiknya, akson sering bercabang menjadi beberapa proses yang lebih kecil, yang masing-masing berakhir di satu ujung. Di dalam masing-masing kaki terminal terdapat mitokondria dan vesikel sinaptik.
Vesikel sinaptik mengandung zat neurotransmitter, yang dilepaskan ke ruang antara membran prasinaps kaki dan membran postsinaptik sel reseptor. Ruang antara membran prasinaps dan pascasinaps disebut celah sinaptik.
Membran sel
Membran yang memisahkan neuron dari sel lain dan dari cairan ekstraseluler sangat penting dalam memahami fungsi neuron. Semua informasi yang diterima oleh neuron harus masuk melalui membran ini; semua pesan yang dapat dikirim oleh neuron ke sel lain juga harus melaluinya.
Banyak yang telah dipelajari tentang membran sel, khususnya membran saraf, dalam dua dekade terakhir. Membran neuronal adalah mesin molekuler kompleks dengan beberapa adaptasi penting yang melakukan fungsi pemrosesan informasi spesifik untuk sel.
Membran saraf adalah penemuan yang sangat tua dalam evolusi, yang sangat sukses sehingga tidak dimodifikasi dalam sistem saraf invertebrata dan vertebrata. Komponen struktural utamanya adalah fosfolipid, atau asam lemak.
Molekul panjang dan tipis ini telah membaca bahwa ia hidrofilik, atau “suka air”, dan ekornya hidrofobik, atau “benci air.” Ketika fosfolipid dilarutkan dalam zat yang sesuai (seperti benzena) dan beberapa tetes ditempatkan pada permukaan air, terjadi efek pengaturan diri biokimia yang luar biasa.
Setiap molekul berorientasi dengan kepala hidrofiliknya di permukaan air dan ekor hidrofobiknya memanjang dari air ke udara. Karena cairan intraseluler dan ekstraseluler adalah larutan air dan garam, orang dapat membayangkan membran sel yang terdiri dari dua lapisan fosfolipid.
Dalam caral dua lapis ini, baik permukaan dalam dan luar membran terdiri dari kepala hidrofilik molekul fosfolipid; bagian dalam membran terdiri dari ekor asam lemak hidrofobik yang diselingi. Ada banyak bukti untuk mendukung pandangan membran ini.
Misalnya, jika sepotong membran dari area yang diketahui dibagi menjadi molekul fosfolipid penyusunnya dan molekul-molekul ini mengapung di atas air, area yang dihasilkan dari molekul yang dikenali persis dua kali lipat dari potongan membran asli.
Lapisan dalam dan luar dari membran biologis telah menjadi satu di permukaan air. Karakteristik utama kedua dari membran adalah molekul protein yang tertanam di dalamnya. Protein adalah molekul organik kompleks yang terbentuk dari rantai asam amino.
Molekul protein di dalam membran disebut protein integral, yang berfungsi sebagai mesin biokimia khusus di dalam membran. Protein integral menyediakan serangkaian mekanisme yang menghubungkan lingkungan dalam sel dengan lingkungan luarnya.
Salah satu fungsi protein ini adalah transportasi, secara selektif memindahkan molekul tertentu seperti glukosa melintasi membran.
Protein integral sangat penting pada sinapsis, di mana berbagai fungsi khusus dilakukan. Aspek fungsional protein membran dibahas dalam bab-bab selanjutnya.
Selain protein membran integral, ada juga protein perifer yang penting. Molekul-molekul besar ini menempel pada permukaan membran dalam atau luar, di mana mereka melayani sejumlah fungsi khusus.
Sel glia
Fokus perhatian dalam mempelajari dasar biologis perilaku adalah pada neuron dan aktivitasnya, tetapi neuron bukan satu-satunya sel dalam sistem saraf pusat. Mereka kompatibel dengan sel-sel glia, yang tampaknya melakukan berbagai fungsi pembersihan di otak.
Istilah glial berarti “lem”, cerminan dari fakta bahwa sel-sel glial benar-benar menyatukan otak, menempati ruang di antara neuron. Glia umumnya adalah sel yang sangat kecil, tetapi jumlahnya banyak.
Oleh karena itu, meskipun sedikit lebih dari setengah berat otak disumbangkan oleh sel glial, jumlah mereka melebihi jumlah neuron dengan faktor 10 hingga 50.
Ada dua jenis sel glia dalam sistem saraf: makroglia besar dan mikroglia kecil. Ada dua kelas makroglia di sistem saraf pusat: astrosit dan oligodendrosit.
Ketika diperiksa pada perbesaran yang lebih tinggi, sel-sel kecil ini menunjukkan karakteristik kurangnya organel di dalam badan selnya. Astrosit tampaknya tidak banyak terlibat dalam fungsi sintetik, seperti membangun protein.
Astrosit pernah dianggap sebagai bagian penting dari sawar darah-otak, yang melindungi otak dari berbagai zat dalam peredaran umum, tetapi bukti terbaru menunjukkan bahwa ini tidak benar.
Astrosit sekarang diyakini memberikan dukungan struktural untuk neuron di otak dan membantu perbaikan neuron setelah kerusakan otak. Mereka juga mengatur aliran ion dan molekul yang lebih besar di daerah sinapsis, fakta yang tidak diketahui signifikansinya.
Jenis sel makroglia kedua adalah oligodendrosit. Ini adalah sel kecil yang tidak memiliki proses laba-laba astroglia. Oligendrocytes berbeda dari astrosit karena badan selnya mengandung sejumlah besar organel.
Mereka juga mengandung banyak mikrotubulus yang disusun dalam susunan paralel. Oligodendrosit dapat memenuhi sejumlah peran fungsional dalam sistem saraf pusat, tetapi hanya satu yang diketahui secara pasti.
Oligendrocytes menghasilkan myelin, yang mengelilingi akson dari banyak neuron. Lapisan isolasi ini disebut selubung mielin.
Di luar sistem saraf pusat, di sepanjang saraf tepi yang menghubungkan otak dan sumsum tulang belakang ke otot, kelenjar, dan organ sensorik tubuh, ada jenis sel pendukung lain yang dalam banyak hal mirip dengan oligendrosit.
Dalam sistem saraf yang sedang berkembang, sel Shwann pertama-tama mengelilingi akson, kemudian membungkus neuron, membentuk selubung mielin. Saat bergerak, sitoplasma didorong ke depan, hanya menyisakan membran sel Shwann yang melilit akson, yang pernah terbuka.
Mielinasi sangat meningkatkan kecepatan potensial aksi yang dibawa sepanjang akson. Sebaliknya, mikroglia melakukan fungsi “pembersihan” di dalam sistem saraf pusat. Di antara fungsinya adalah menghilangkan sel-sel mati di dalam otak.
Diperkirakan sekitar 100.000 dari 100 miliar neuron di otak mati setiap hari, fakta yang menjelaskan sedikit kontraksi otak seiring bertambahnya usia.
Singkatnya
Neuron adalah sel pemroses informasi dari sistem saraf. Mereka diklasifikasikan sebagai reseptor, interneuron, atau efektor, tergantung pada fungsinya.
Dendrit neuron menyediakan permukaan reseptif yang diperluas untuk sel, sangat meningkatkan jumlah input sinaptik. Banyak dendrit memiliki duri dendritik pada sinapsis terjauh mereka.
Badan sel mengintegrasikan informasi dari dendrit dan input sinaptik lainnya untuk menentukan pesan yang akan dikirimkan ke sel lain melalui aksonnya.
Badan sel juga mengandung sejumlah substruktur khusus: nukleusnya, mitokondria, ribosom, retikulum endoplasma, dan aparatus Golgi. Substruktur ini memenuhi fungsi metabolisme atau membuat molekul kompleks untuk digunakan di bagian lain sel.
Akson membawa pesan dalam bentuk potensial aksi dari badan sel ke kaki terminalnya, yang bersinaps pada neuron lain atau organ efektor. Sel-sel dengan akson panjang disebut neuron kepala.
Sel-sel ini membentuk pola konektivitas dalam sistem saraf. Sel dengan akson pendek atau tanpa akson disebut neuron sirkuit lokal; mereka mempengaruhi aktivitas di lingkungan terdekat Anda.
Membran sel, yang sepenuhnya memisahkan sel dari lingkungan luarnya, terdiri dari lapisan ganda fosfolipid di mana molekul protein besar dapat dimasukkan. Protein berfungsi sebagai mesin molekuler yang bertanggung jawab atas semua transaksi antara neuron dan lingkungannya.
Glia adalah jenis sel lain dalam sistem saraf pusat. Ada banyak sel glia, tetapi sangat sedikit yang diketahui tentang fungsinya.
Mereka dianggap melayani terutama fungsi pendukung untuk neuron. Salah satu jenis glia, oligodendrosit, menghasilkan selubung mielin yang menyekat akson dari banyak neuron di sistem saraf pusat.