ltm pemicu 1 modul indera
DESCRIPTION
ltm inderaTRANSCRIPT
-
LEMBAR TUGAS MAHASISWA MODUL INDERA
FUNGSI FISIOLOGIS ORGAN MATA
Ni Luh Rosv i tha Amanda D . 1206207395/DK-17
-
2
Pendahuluan Mata merupakan salah satu komponen reseptor sensori khusus yang dimiliki
oleh manusia. Organ ini peka terhadap rangsangan cahaya (fotoreseptor),
walaupun dapat juga bereaksi terhadap rangsangan mekanis dengan derajat
yang lebih rendah. Reseptor sensorik pada dasarnya akan
mentransduksikan stimulus baik itu dari lingkungan internal maupun
lingkungan eksternal yang menjadi impuls saraf. Prinsip kerja mata dapat
diibaratkan dengan kamera yang menangkap bayangan pada film, yang mana
rangsangan cahaya akan ditangkap oleh retina, sel peka rangsang cahaya,
melalui pemrosesan visual hingga akhirnya dapat dipersepsikan pada korteks
serebri.1-2 Dalam Lembar Tugas Mahasiswa ini kemudian akan dibahas
mengenai pemrosesan visual dari rangsangan cahaya yang ditangkap oleh
retina kemudian akan ditransduksikan hingga akhirnya dapat dipersepsikan
secara visual oleh suatu Individu.
Isi Struktur Fotoreseptor Retina
Retina merupakan reseptor yang kompleks dan transduser yang efektif
pada organ mata. Retina terdapat pada lapisan ketiga mata (lapisan dalam)
yang menyelubungi posterior dari mata. Proses pengelihatan terjadi
apabila cahaya yang dipantulkan objek kemudian masuk ke dalam mata yang
mana lensa mata akan memfokuskan mata menuju retina. Sel-sel
fotoreseptor yang terdapat pada retina kemudian akan mentransduksikan
energi cahaya tersebut menjadi sinyal elektrik yang kemudian menuju ke
korteks serebri melalui sirkuit neural hingga gambar berhasil divisualisasi.3-5
Retina terdiri dari 2 lapisan utama yaitu lap isan berp igmentas i yang
berada di sebelah luar (outer pigmented layer) dan lap isan neura l yang
-
3
berada di sebelah dalam. Lapisan berpigmentasi terletak diantara koroid dan
lapisan neural yang mengandung melanin, berfungsi menyerap berkas cahaya
yang tersebar untuk mencegah adanya refleksi dan scattering cahaya
sehingga menjaga gambaran yang ditangkap retina oleh kornea dan lensa
tetap jernih dan tajam.3
Lapisan retina yang kedua adalah lapisan neural yang terdiri dari 3 lapisan
sel peka rangsang yang nantinya akan melakukan pemrosesan data visual
dan mengirim impuls saraf pada akson kemudian membentuk nervus
optikus.3 (1) Lapisan terluar mengandung sel-sel fotoreseptor yaitu sel
batang (rods) dan sel kerucut (cons) . Lapisan ini dekat dengan koroid,
namun jauh dari arah datangnya impuls cahaya. Terdapat sekitar 6 juta sel
kerucut dan 120 juta sel batang pada suatu retina. Sel batang lebih sensitif
terhadap cahaya dengan penerangan yang kurang, sedangkan sel kerucut
lebih sensitif terhadap cahaya yang terang. (2) Lapisan tengah mengandung
sel -se l b ipo lar (b ipo lar cel l ) dan juga sel intraneuron seperti se l
amakr in (amacr ine cel l ) dan sel hor izonta l (hor izonta l ce l l ) yang
fungsinya belum diketahui secara pasti, disebutkan sebagai penghubung tidak
Gambar 1. Struktur Mikroskopis Retina. Sumber: Jenkins G, Kemnitz C, Tortora G. Anatomy and
Physiology: From Science to Life. 2nd edition. USA: John Wiley and Sons, inch; 2010. p. 515
-
4
langsung antara sel bipolar dan sel ganglion.6 (3) Lapisan paling dalam
mengandung sel -se l gangl ion (gangl ion cel ls) . Akson dari sel ganglion
nantinya akan membentuk nervus optikus yang akan keluar melalui diskus
optikus.2-3
Pada daerah posterior mata terdapat struktur yang disebut sebagai
diskus optikus yang merupakan tempat keluarnya vena sentralis retinal dan
nervus optikus, juga sebagai tempat masuk dari arteri sentralis retinal.
Daerah ini disebut sebagai b int ik buta (b l ind spot) karena tidak
mengandung sel kerucut maupun sel batang yang merupakan fotoreseptor,
tidak ada gambaran yang dapat terdeteksi.2
Pada bagian lateral diskus optikus terdapat titik kecil yang berwarna
gelap yang disebut sebagai fovea . Daerah yang mengelilingi fovea ini disebut
sebagai macula .5 Impuls cahaya yang ditangkap oleh mata harus melalui sel
ganglion dan juga bipolar sebelum menuju fotoreseptor, namun pada fovea,
impuls cahaya dapat langsung menuju fotoreseptor. Pada daerah ini hanya
ditemukan sel kerucut yang memiliki kemampuan diskriminatif dan
ketajaman yang lebih tinggi dibandingkan dengan sel batang., peka terhadap
cahaya (pengel ihatan photopic) , juga tidak mengandung pembuluh
Gambar 2. Struktur Fovea. Sumber: Silverthorn D, Johnson B, Ober W, Garrison C, Silverthorn A. Human Physiology : An Integrated Approach. 5th edition. San Fransisco: Pearson; 2010. p. 365.
Gambar 3. Struktur Diskus Optikus. Sumber: Silverthorn D, Johnson B, Ober W, Garrison C, Silverthorn A. Human Physiology : An Integrated Approach. 5th edition. San Fransisco: Pearson; 2010. p. 365.
-
5
darah.5 Fovea juga bertanggung jawab akan resolusi spasial yang baik, daerah
retina yang lain bertanggung jawab terhadap gerakan, kontras, dan
pengelihatan kurang cahaya (pengel ihatan scotopic) Pada macula,
akuitas cenderung lebih lemah dibandingkan fovea karena masih terdapat
struktur sel ganglion dan bipolar.2
Fototransduksi oleh sel-sel retinal
Fototransduksi merupakan proses perubahan impuls cahaya menjadi impuls
elektrik yang melibatkan fotoreseptor.2 Impuls cahaya termasuk dalam
impuls elektromagnetiik.5 Pada organ mata, fotoreseptor yaitu sel kerucut
dan sel batang memiliki 3 bagian utama yaitu. (1) Segmen terluar (outer
layer); (2) Segmen dalam (inner segment) memiliki fungsi metabolik pada
fotoreseptor karena mengandung nukleus dan organela penghasil ATP; (3)
Terminal sinaptik yang berfungsi dalam transmisi sinyal yang melepaskan
glutamate pada sel bipolar.2,5
Gambar 4. Struktur Fotoreseptor. Sumber: Sherwood L. Human Physiology: From Cells to Systems. 7th
edition. Canada: Brooks/Cole, Cengange Learning; 2010. Chap. 6. p. 195-213.
-
6
Selain dua fotoreseptor yang disebutkan, baru-baru ini ditemukan
fotoreseptor yang merupakan modifikasi dari sel ganglion yang mengandung
pigmen seperti opsin yang disebut sebagai melanops in . Penelitian ini
dilakukan pada tikus yang memiliki jumlah sel kerucut dan sel batang yang
defisit.5
Segmen terluar (outer segmen) yang terdiri dari diskus-diskus yang berisi
molekul fotopigmen yang sensitif terhadap cahaya. Bentuk daerah ini seperti
batang terhadap sel batang dan berbentuk kerucut pada sel kerucut yang
menyentuh lapisan epitelium berpigmen pada retina. Lapisan epitel
berpigmen menyerap impuls cahaya yang masuk ke mata dan menghindari
impuls tersebut untuk memantul balik. Terdapat jutaan fotoreseptor pada
suatu retina, dan milyaran molekul fotopigmen.2 Terdapat 2 komponen
penyusun fotopigmen yaitu ops in yang merupakan protein integral pada
diskus membrane plasma dan ret ina l yang merupakan derivat vitamin A
yang dapat menyerap cahaya.2
Gambar 5. Aktivitas Fotoreseptor dalam Gelap dan Terang Rodhopsin. Sumber: Silverthorn D, Johnson B, Ober W, Garrison C, Silverthorn A. Human Physiology : An Integrated Approach. 5th edition. San Fransisco: Pearson; 2010. p. 365.
-
7
Fotopigmen dapat mengalami alterasi apabila diaktifkan oleh sinar sehingga
akhirnya akan membentuk potensial reseptor kemudian menjadi potensial
aksi yang nantinya akan diproses ke otak secara visual. Sel batang hanya
memiliki satu pigmen visual yaitu rodhops in sedangkan sel kerucut
memiliki tiga pigmen visual yaitu biru, hijau, dan merah. Keempat dari
fotopigmen ini akan menyerap panjang gelombang sinar berbeda. Rhodopsin
menyerap semua panjang gelombang cahaya sehingga otak tidak dapat
membedakan panjang gelombang, sehingga sel batang hanya memberikan
gambaran abu-abu. Fotopigmen pada sel kerucut selektif terhadap berbagai
panjang gelombang warna.2
Pada gambar 5 dan 6 memuat mengenai aktivitas fotoreseptor dalam
terang dan gelap. Pada dasarnya fototransduksi antara sel batang dan sel
kerucut sama, yang dijadikan contoh adalah pada sel batang. Aktivitas
fotoreseptor sel batang dapat dibagi menjadi dua yaitu dalam gelap dan
dalam terang.
Gambar 6. Fototransduksi dan Inisiasi Potensial Aksi di Jalur Pengelihatan. Sumber: Sherwood L. Human Physiology: From Cells to Systems. 7th edition. Canada:
Brooks/Cole, Cengange Learning; 2010. Chap. 6. p. 195-213.
-
8
(1 ) Akt iv itas Foto Reseptor Saat Gelap
Pada dasarnya saat tidak ada impuls cahaya yang masuk, rhodopsin tidak
teraktivasi. Retinal di dalam gelap berada dalam konformasi 11 cis retinal yang
dapat berikatan dengan interior opsonin pada rhodopsin. Plasma membran
outer layer ini mengandung kanal natrium, berbeda dari yang lain, akan
berespon terhadap second messenger seperti cGMP. Pada keadaan gelap,
cGMP tidak akan terurai. Ikatan antara cGMP dan kanal natrium
menyebabkan kanal natrium yang senantiasa akan terbuka sehingga terjadi
kebocoran, akhirnya akan menyebabkan depolarisasi pada fotoreseptor.
Depolarisasi kemudian akan menjalar dari outer layer kemudian menuju
terminal sinaptik yang banyak terdapat neurotransmiter dan juga kanal
kalsium. Akibat adanya depolarisasi ini, kanal kalsium akan senantiasa
membuka dan akhirnya melepaskan neurotransmitter glutamat.2
(2) Akt iv itas Fotoreseptor saat Terang
Ketika terekspos terhadap cahaya, retinal berubah konformasi dari yang
awalny adalah 11-cis-retinal menjadi all-trans-retinal hal ini menyebabkan
retinal tidak dapat berikatan dengan opsonin sehingga opsonin juga berubah
konformasi menjadi yang akan mengaktifkan fotopigmen. Fotopigmen
teraktivasi akibat retinal yang menyerap cahaya. Pada sel batang maupun
kerucut terdapat G protein yang disebut sebagai transdusin. Aktivasi
fotopigmen yang mengaktivasi transduksi menyebabkan aktivasi dari enzim
intraseluler yaitu enzim fosfodiesterase yang dapat mendegradasi cGMP.
Jumlah cGMP yang berkurang ini menyebabkan kanal natrium cenderung
menutup. Penutupan dari kanal natrium ini akan menyebabkan adanya
hiperpolarisasi. Secara pasif hiperpolarisasi akan menyebar menuju terminal
sinaptik yang kemudian akan menutup kanal kasium, sehingga pelepasan
neurotransmiter glutamat menjadi berkurang. Bentuk aktif fotopigmen ini
-
9
berlangsung cepat, bila sudah tidak ada stimulus cahaya, akan terdisosiasi
kembali menjadi opsonin dan retinal dalam bentuk 11-cis-retinal yang
menyebabkan rodhopsin kembali menjadi bentuk aslinya.2
Sifat pengelihatan sel batang dan kerucut
Sel batang jumlahnya 30 kali lebih banyak dibandingkan dengan sel
kerucut. Pada fovea, sel kerucut berada dalam jumlah yang terbanyak,
kemudian semakin ke perifer jumlah sel kerucut berkurang dan digantikan
oleh sel batang. Sel batang hanya dapat memberikan pengelihatan abu-abu
sedangkan sel kerucut dapat memberikan pengelihatan warna. Selain itu,
sifat sel batang lebih sensitif dibandingkan dengan sel kerucut, namun
memiliki ketajaman yang rendah sehingga dapat berespon pada sinar
temaram di malam hari. Sel kerucut memiliki sensitivitas yang rendah, namun
ketajaman yang tinggi sehingga hanya dapat berespon pada sinar terang
siang hari. Sel batang jauh lebih sensitif dibandingkan dengan sel kerucut
akibat banyaknya kovergensi di jalur pengelihatan sel batang sehingga
kesempatan untuk mencapai potensial aksi pada sel ganglion menjadi lebih
besar. Sel kerucut hanya memengaruhi satu sel ganglion.2
Talamus dan Korteks Pengelihatan
Informasi yang sampai pada lobus oksipitalis mata bukan merupakan replika
dari lapang pandang diakibatkan oleh bayangan yang dideteksi oleh retina
berada dalam keadaan terbalik karena proses pembiasan cahaya,
diinterpretasikan berada pada posisi yang tepat. Selain itu informasi yang
diteruskan dari retina ke otak ditekankan dengan sel kerucut dan sel
batang yang memperkuat informasi tertentu dan menekan informasi yang
lain.2
-
10
Setelah potensial aksi terbentuk dari sel ganglion, kemudian diteruskan
menuju nervus optikus dan menuju ke otak untuk proses yang selanjutnya.
Ketika cahaya masuk ke dalam mata, berkas yang berasal dari sebelah kiri
lapang pandang akan jatuh pada separuh retina dari kedua bola mata
(separuh lateral retina kanan dan separuh medial dari retina kiri), begitu pula
sebaliknya. Nervus optikus yang keluar melalui diskus optikus kemudian akan
bersilangan/bertemu pada k iasma opt ikum di bawah hipotalamus. Di dalam
kiasma optikum, serat-serat medial akan bersilangan (menyeberang ke sisi
kontralateral), kemudian serat di sebelah lateral tetap diteruskan ke bawah.
Persilangan ini menyatukans serat dari kedua retina mata. Berkas-berkas
serat yang meninggalkan kiasma optikum ini dikenal sebagai traktus
opt ikum. Dapat dilihat bahwa lapang pandang kiri diproses oleh otak bagian
kanan, begitu juga sebaliknya. Terdapat juga daerah tumpang tindih yang
dapat dilihat melalui mata yang disebut sebagai lapang pandang b inokular
yang menciptakan persepsi 3 dimensi pada suatu objek.2,5
Di otak, perhentian pertama serat-serat tersebut pada nuc leus
geniku latum. Bagian ini akan memisahkan informasi yang diterima dan
menyalurkan melalui berkas-berkas serat yang disebut sebagai rad ias i
Gambar 7. Jalur Pengelihatan. Sumber: Sherwood L. Human Physiology: From Cells to Systems. 7th edition. Canada: Brooks/Cole, Cengange Learning; 2010. Chap. 6. p.
195-213.
-
11
opt ik ke berbagai daerah di korteks serebri yang masing-masing
memproses berbagai aspek dari rangsangan pengelihatan seperti warna,
kedalaman, bentuk, dan gerakan. 30% bagian korteks ikut dalam
pemrosesan visual, persepsi sentuh dan pendengaran hanya melibat 3-8%
bagian korteks otak. Fovea memiliki representasi di peta saraf yang jauh
lebih luas dibandingkan dengan daerah perifer.2 Akhirnya akan terjadi
pemrosesan visual pada korteks hingga dapat dipersepsikan.
Kesimpulan
Rangsangan cahaya masuk ke dalam mata kemudian akan ditangkap oleh sel-
sel fotoreseptor di dalam retina yaitu sel batang dan sel kerucut. Kedua sel
ini memiliki sensitivitas dan akuitas yang berbeda. Fotoreseptor memiliki
peran untuk mentransduksikan impuls cahaya yang diterima kemudian
mengubahnya menjadi impuls listrik, keluar pada akhirnya membentuk nervus
optikum yang akan diteruskan ke korteks otak. Di otak akan terjadi
pemrosesan visual hingga gambar akhirnya dapat dipersepsikan.
Daftar Gambar
Gambar 1hal 3
Gambar 2....hal 4
Gambar 3hal 4
Gambar 4hal 5
Gambar 5hal 6
Gambar 6hal 7
Gambar 7hal10
-
12
Referensi
1. Sloane E. Anatomi dan Fisiologi untuk Pemula. Jakarta: EGC; 2003. p.
183-4.
2. Sherwood L. Human Physiology: From Cells to Systems. 7th edition.
Canada: Brooks/Cole, Cengange Learning; 2010. Chap. 6. p. 195-213.
3. Jenkins G, Kemnitz C, Tortora G. Anatomy and Physiology: From
Science to Life. 2nd edition. USA: John Wiley and Sons, inch; 2010. p.
515
4. Riordan P, Eva P, Witcher J. Vaughan 7 Asburys General
Ophthalmology. 17th edition. Philadelphia: McGraw-Hill company; 2007.
Chap. 10.
5. Silverthorn D, Johnson B, Ober W, Garrison C, Silverthorn A. Human
Physiology : An Integrated Approach. 5th edition. San Fransisco:
Pearson; 2010. p. 365.
6. Hubel D. Eye, Brain, and Vision: Amacrine Cells [online]. [cited: March
18, 2015]. Available from: http://hubel.med.harvard.edu/book/b13.htm.