BAB. IV

Otak dan Sistem Saraf

IV.1. Pendahuluan

Sistem saraf (nervous) merupakan sistem jaringan komunikasi tubuh, dimana

pusat control adalah otak. Sistem saraf tersusun dari berjuta-juta sel saraf yang

mempunyai bentuk bervariasi, dan mampu menerima rangsangan dan meneruskannya

keberbagai bagian tubuh. Dalam kegiatannya, sistem saraf mempunyai hubungan kerja

yang berurutan dan berkaitan antara sel saraf yang menerima rangsangan (stimulus) dan

sel saraf atau organ yang memberi tanggapan (respon) atas rangsangan tersebut. Sebagai

contoh, apabila lapar/haus, kita akan mencari makanan/minuman dan memakannya, atau

kalau lelah, kita akan istirahat atau tidur, dan sebagainya.

Sistem saraf meliputi otak, sumsum tulang belakang, dan sel-sel saraf. Impuls

akan merambat melalui sel saraf, sampai di pusat saraf (otak) yang berfungsi untuk

mengkoordinasikan kegiatan tubuh manusia. Secara umum, system saraf mempunyai

fungsi sebagai berikut:

1. Menerima informasi atau rangsangan (stimulus) yang berupa perubahan yang

terjadi dilingkungan

2. Mengatur dan memproses informasi yang diterima

3. Mengatur dan memberi tanggapan (respon) atau reaksi dalam bentuk gerakan atau

sekresi kelenjar.

Rangsangan bisa berasal dari luar tubuh, (misalnya cahaya, suara, panas/dingin,

bau, rasa asin, dan manis), dan dari dalam tubuh (misalnya rasa lapar, haus, lelah, dan

lainnya). Rangsangan yang berasal dari luar tubuh disebut stimulus. Stimulus yang

diterima oleh alat tubuh atau sel saraf disebut Reseptor. Dari reseptor, stimulus akan

merambat didalam sel-sel saraf. Rangsangan yang ada didalam tubuh atau yang berada

didalam sel saraf disebut Impuls. Impuls yang merambat dalam sel saraf akan sampai ke

pusat saraf (otak), dan akan diterjemahkan dalam bentuk tanggapan (respon). Alat atau

organ yang diperintah oleh otak untuk melakukan respon disebut Efektor.

Impuls yang menuju ke otak sehinggga akan menghasilkan respon terhadap

impuls, dipindahkan dalam bentuk sinyal potensial biolistrik. Sebelum kita membahas

apa dan bagaimana kerja dari system saraf, maka terlebih dahulu akan dibahas mengenai

susunan sel saraf dan jenis-jenis sel saraf.

IV.2. Sel Saraf (Neuron)

Sel saraf disebut juga neuron. Neuron adalah bagian terkecil dari system saraf.

Bentuk dari neuron (sel saraf) yang terdapat pada tubuh bermacam-macam, bergantung

dari tempat dan fungsinya. Secara umum, sel saraf tersusun dari Cell Body (badan sel),

neurit (akson), dendrite, neurofibril, myelin sheath (selaput myelin), dan nodus ranvier.

Badan sel (cell body) terdiri dari inti sel (nucleus) yang dikelilingi oleh cairan sel yang

disebut sitoplasma. Pada badan sel saraf terdapat penjuluran sitoplasma yang berupa

serabut-serabut halus. Penjuluran sitoplasma ada yang mempunyai serabut panjang dan

ada yang mempunyai serabut pendek. Penjuluran sitoplasma yang berupa serabut pendek

disebut dendrit. Sedangkan penjuluran sitoplasma yang berserabut panjang disebut neurit

(akson). Dendrit berfungsi untuk menerima dan menghantarkan rangsangan (stimulus)

menuju ke badan sel. Sedangkan fungsi akson (neurit) adalah untuk menghantarkan

rangsangan (impuls) dari badan sel saraf ke sel saraf yang lainnya. Bentuk dan bagian-

bagian dari sel saraf, seperti pada gambar 4.1.

Gambar 4.1. Susunan dan Bagian Sel saraf

Pada akson terdapat percabangan akson yang terdiri dari benang-benang halus

yang disebut neurofibril. Neurofibril pada percabangan akson ada yang dibungkus oleh

selaput halus yang disebut myelin sheath (selaput myelin); dan ada juga yang tidak

dibungkus oleh selaput myelin. Akson yang tidak tertutup (tidak dibungkus) oleh selaput

myelin disebut Nodus Ranvier. Fungsi nodus ranvier adalah untuk mempercepat

pengiriman dan jalannya impuls, sedangkan fungsi selaput myelin adalah untuk

mempercepat pengiriman dan jalannya impuls, serta melindungi akson dan memberi

nutrisi pada akson. Selaput myelin tersusun atas kumpulan sel Schwann. Sel schwann

membentuk jaringan yang membantu menyediakan makanan bagi akson dan membantu

pembentukan akson (regenerasi). Hubungan akson dari suatu sel saraf dengan dendrite

dari sel saraf yang lain disebut Sinapsis. Pada sinapsis ini terdapat celah pertemuan akson

dan dendrite yang disebut celah sinapsis. Pada celah sinapsis inilah terjadi loncatan-

loncatan biolistrik yang bermuatan ion dan penyampaian impuls dengan bantuan zat

kimia berupa asetilkolin yang berperan sebagai pengirim (transmitter).

IV.3. Sistem saraf (Nervous)

Sistem saraf (nervous) terdiri dari system saraf pusat (Central nervous system),

dan System saraf tepi (Peripheral nervous system). Central nervous system terdiri dari

otak (brain) dan spinal cord (sumsum tulang belakang). Sedangkan peripheral nervous

system terdiri dari saraf cranial (cranial nerves) yang merupakan serabut (urat) saraf yang

terdapat di otak, dan saraf spinal (spinal nerves) yang merupakan serabut saraf yang

terdapat pada sumsum tulang belakang. Serabut saraf adalah sel-sel saraf yang

membentuk bundelan-bundelan. Blok diagram dari nervous system seperti terlihat pada

gambar 4.2.

Gambar 4.2. Blok Diagram Nervous System

Satu serabut saraf terdiri dari selubung yang didalamnya terdapat sel saraf

sensory (sensory fibers) yang berfungsi untuk membawa impuls dari reseptor (indera) ke

saraf pusat, sel saraf motor (Motor fibers) yang berfungsi untuk membawa impuls dari

saraf pusat ke efektor (otot atau kelenjar), sel saraf penghubung atau perantara yang

berfungsi untuk meneruskan impuls dari sel saraf sensori ke sel saraf motor, pembuluh

darah, dan jaringan pengikat.

Berdasarkan aktivitas gerak yang dilakukan oleh tubuh manusia, ada somatic

system (System gerak sadar), dan autonomic system (system gerak autonom). Somatic

system adalah system gerak yang dilakukan secara sadar, sedangkan autonomic system

adalah system gerak yang dilakukan secara tidak sadar (autonom) atau disebut juga gerak

reflek. Somatic System (System saraf sadar) yang berasal dari cranial nervous menuju ke

organ tertentu, misalnya mata, hidung, dan teliga, sedangkan somatic system yang berasal

dari spinal nervous berhubungan dengan bagian-bagian tubuh, misalnya lengan, kaki, dan

otot lurik. Fungsi dari somatic system (system saraf sadar) adalah mengantar impuls dari

reseptor (alat indera) ke otak dan dari otak ke efektor (otot atau kelenjar). Saraf ini

berhubungan dengan kegiatan-kegiatan yang kita sadari, atau dapat menentukan apakah

kita akan melakukan kegiatan atau tidak. Skema kerja somatic system seperti pada

gambar 4.3.

Gambar 4.3. Skema kerja Somatic System (System saraf sadar)

Autonomic System disusun (system saraf tak sadar) oleh serabut saraf yang

berasal dari otak maupun dari sumsum tulang belakang dan langsung menuju keorgan

yang bersangkutan. system saraf tak sadar terdiri dari sympathetic system dan

parasymphathetic system. Kerja atau pengaruh dari kedua susunan saraf ini saling

berlawanan. Kerja dari system saraf sympathetic adalah mempercepat denyut jantung

dan memperlebar pembuluh darah jantung, sedangkan kerja dari saraf parasymphathetic

adalah sebaliknya. Skema kerja Autonomic system seperti pada gambar 4.4.

Gambar 4.4. Skema kerja Autonomic System (System saraf tak sadar)

IV.4. Kelistrikan Pada Sinapsis dan Neuromyal Junction

Ujung neurit dari satu sel saraf akan bertemu dengan ujung dendrite dari sel

saraf lainnya, dan impulse dapat berpindah dari neurit ke dendrite. Tempat bertemunya

antara 2 sel saraf ini disebut sinapsis. Sel saraf akan berakhir pada sel otot. Hubungan

antara sel saraf dengan sel otot disebut Neuromyal junction. Baik sinapsis maupun

neuromyal junction mempunyai kemampuan meneruskan gelombang depolarisasi dengan

cara lompat dari satu sel ke sel yang berikutnya. Gelombang depolarisasi ini penting pada

sel membrane otot, oleh karena pada waktu terjadi depolarisasi, zat kimia yang terdapat

pada otot akan trigger/bergetar yang menyebabkan terjadinya kontraksi otot dan setelah

itu akan terjadi repolarisasi sel otot dimana otot akan mengalami relaksasi. Keadaan

inilah yang menimbulkan kelistrikan pada sinapsis dan neuromyal junction sehingga

menimbulkan sinyal listrik berupa gelombang pada otot dan sel saraf. Aktivitas listrik

pada otot dan sel saraf ini dapat diukur dengan menggunakan EMG (Electromyograph),

sedangkan aktivitas listrik pada otot dan sel saraf di otak diukur dengan EEG

(Electroencephalograph). Gambar aliran listrik pada synapsis dan sel saraf (neuron)

terdapat pada gambar 4.5.

Gambar 4.5. Aliran Arus Listrik Pada Synapsis dan sel Saraf

IV.5. Otak

Sistem saraf pada manusia terdiri dari system saraf pusat dan system saraf tepi.

System saraf pusat terdiri dari otak yang berfungsi sebagai pusat contol atau

pegendalikan semua aktivitas yang disadari didalam tubuh, seperti berpikir, berbicara,

melihat, bergerak, dan sebagainya. Otak terdiri dari Otak besar (cerebrum), otak kecil

(cerebellum), dan batang otak (brain stem). Otak besar (cerebrum) terdiri dari frontal

lobe, parietal lobe, occipital lobe dan temporal lobe. Susunan dan bagian-bagian daripada

otak dapat dilihat pada gambar 4.6.

Gambar 4.6. Susunan dan bagian-bagian Otak

Cerebrum (otak besar) mempunyai 2 belahan yaitu belahan otak kiri dan belahan

otak kanan. Permukaannya berlipat-lipat atau berkerut-kerut. Belahan otak kanan

berfungsi untuk mengatur dan mengendalikan atau melayani tubuh sebelah kiri,

sedangkan belahan otak kiri mengatur dan melayani tubuh sebelah kanan. Susunan dan

bagian dari cerebrum terlihat pada gambar 4.7.

Gambar 4.7. Susunan dari Cerebrum

Fungsi dari Cerebrum adalah sebagai pusat pengendalian kegiatan tubuh yang

disadari, seperti berpikir, berbicara, melihat, bergerak, mengingat, dan mendengarkan.

Aktivitas pikiran terjadi dalam kulit otak yang berkerut atau permukaan cerebrum.

Cerebrum mempunyai 2 lapisan, yaitu:

1. Lapisan korteks, adalah lapisan paling luar dengan cirri-ciri tipis dan berwarna

kelabu.

2. Lapisan dalam, adalah lapisan tebal dan berwarna putih.

Fungsi otak kecil (cerebellum) adalah sebagai pengatur keseimbangan tubuh

dan mengkoordinasikan kerja otot-otot ketika seseorang akan melakukan gerakan. Jadi

cerebellum mengatur gerakan otot, dimana serabut saraf (sel-sel saraf) membawa pesan-

pesan sensorik ke otak dan menyampaikan perintah dari otak ke tubuh.

Batang otak (brain stem) berhubungan dengan spinal cord (sumsum tulang

belakang) yang terletak memanjang didalam rongga tulang belakang, mulai dari ruas-ruas

tulang leher sampai ruas-ruas tulang pinggang. Fungsi dari pada brain stem adalah untuk

mengendalikan kegiatan-kegiatan yang tidak kita sadari, misalnya denyut jantung dan

pernapasan. Sedangkan fungsi sumsum tulang belakang adalah untuk menghantarkan

impuls menuju ke otak dan dari otak, serta merupakan pusat pengatur gerak refleks.

System saraf tepi terdiri dari system saraf sadar (somatic system), dan system

saraf tak sadar (autonomic system). Saraf sadar meliputi 12 pasang saraf cranial di otak

yang berhubungan dengan organ tertentu (misalnya mata, hidung, dan telinga), dan 31

pasang saraf spinal di sumsum tulang belakang yang berhubungan dengan bagian-bagian

tubuh (misalnya kaki, lengan, dan otot).

IV.6. Kelistrikan pada Otak

Diameter serabut (serat) saraf di otak ada yang berdiameter besar dan ada yang

berdiameter kecil. Sedangkan jenis serat saraf ada 2 jenis, yaitu yang mempunyai lapisan

myelin, dan yang tidak mempunyai lapisan myelin. Kecepatan impuls bergerak dalam sel

saraf yang mempunyai serat saraf berlapisan myelin adalah lebih cepat dibandingkan

bergerak didalam sel saraf tanpa serat saraf lapisan myelin.

Myelin merupakan suatu isolator (isolasi) yang baik dan mempunyai kemampuan

mengaliri arus listrik sangat rendah. Potensial aksi makin menurun apabila melewati serat

saraf yang bermyelin. Kecepatan aliran listrik pada serat saraf yang berdiameter sama dan

panjang yang sama, sangat bergantung pada lapisan myelin.

Akson tanpa myelin (diameter 1 mm) mempunyai kecepatan 20 – 50 m/det. Serat

saraf bermyelin pada diameter 10 µm mempunyai kecepatan 100 m/det. Pada serat saraf

bermyelin, aliran sinyal dapat meloncat dari satu simpul kesimpul yang lain sehingga

terjadi depolarisasi dan potensial aksi, serta repolarisasi.

IV.7. Gelombang Otak

Pencatatan isyarat listrik diotak disebut EEG (Electroencephalogram). Pencatatan

potensial listrik otak merupakan hasil aktivitas biolistrik dari potensial aksi sel saraf di

otak. Amplitudo dari isyarat EEG merupakan gelombang denyut demi denyut (peak to

peak) dengan jarak antara 10 mV – 100 mV pada frekwensi dibawah 1 Hz sampai lebih

100 H.

Tujuan pengukuran EEG adalah untuk mendiagnosa penyakit epilepsy dan untuk

menunjukkkan tumor otak, karena aktivitas listrik pada daerah tumor akan menurun.

Berdasarkan frekwensinya, aktivitas sinyal listrik di otak (sinyal EEG) dapat dibagi atas 5

jenis utama, yaitu Delta, Theta, Alpha, Beta, and Gamma. Daerah frekwensi, amplitude dan

kondisi dari sinyal EEG dapat dilihat pada table 4.1. Sedangkan bentuk dari sinyal EEG

dapat dilihat pada gambar 4.8.

Gambar 4.8. Bentu-bentuk Sinyal EEG

Tabel 4.1. Jenis-jenis Sinyal EEG

SinyalFrekuensi

tipikal (Hz)Amplitudo

Tipikal (μV) Kondisi

Alpha 8. - 13. 20 - 200.rilek (mata tertutup)

Beta 13.- 30. 5. - 10.bekerja, berpikir

Delta 1. - 15. 20. - 200.tidur dalam kondisi stres

theta 4. - 8. 10tidur dan bermimpi

IV.8. Kelainan Pada Sistem Saraf.

Kelaianan pada sistem saraf dapat terjadi akibat adanya kerusakan pada sistem

saraf akibat luka, penggunaan obat-obatan, atau kerusakan yang bersifat genetik.

Beberapa jenis kelainan pada sistem saraf yang sering dijumpai adalah sakit kepala akibat

melebarnya pembuluh darah pada daerah selaput otak, epilepsi yang terjadi akibat adanya

gangguan penghantar impuls listrik pada sel-sel saraf, amnesia akibat adanya trauma dan

geger otak karena kecelakaan, alzheimer yang biasanya dialami oleh manula akibat

adanya penurunan jumlah senyawa kimia yang membantu penghantaran impuls pada sel

saraf, parkinson berupa tremor pada tangan, gerakan menjadi lambat dan otot menjadi

kaku akibat adanya ketidak seimbangan kimia dalam sel sistem saraf, polio yang

disebabkan oleh infeksi virus polio pada sumsum tulang belakang, dan meningitis akibat

adanya infeksi virus atau bakteri pada selaput otak.

Referensi:

1. dr.J.F.Gabriel, “Fisika Kedokteran”, Penerbit buku kedokteran EGC, 1988,

Jakarta.

2. Cromwell Leslie, Weibell Fred J, “Biomedical Instrumentation and

Measurement”, Prentice Hall, Inc.

3. http://www.hackcanada.com/homegrown/wetware/brainwave.htm

4. http://nervous System.htm