Sleep Physiology

V. Sutarmo Setiadji

Faculty Of MedicineUniversitas Pelita Harapan

04/28/23 1VSS

Tidur:Sleep is a readily reversible state of reduced responsiveness to and interaction with the environment.

Sleep is an active state. The sleeping brain consumes as much oxygen as the awake brain, and sometimes even more.04/28/23 2VSS

Sleep is divided to some stages:Non-REM Sleep:

- Stage I- Stage II- Stage III- Stage IV

REM (Rapid Eye MMovement) Sleep

04/28/23 3VSS

Stage I sleep:

- Peralihan dari keadaan jaga

- Berangsur-angsur kepekaan otak terhadap rangsang dari lingkungan berkurang

- Dengan rangsangan, mudah kembali ke keadaan jaga

- Gelombang EEG berupa gelombang teta dengan frekuensi sekitar 3 - 7 Hz04/28/23 4VSS

- Berlangsung sekitar 10 menit sebelum ke tidur tahap II

Stage II sleep- Pada tidur tahap II ini, gelombang, EEG relatif kurang teratur, mengandung gelombang teta, sleep spindle, dan kompleks K04/28/23 5VSS

- Sleep spindle yaitu rentetan gelombang yang sangat singkat dengan frekuensi sekitar 8-12 Hz dan terjadi dalam tidur tahap II sampai IV sekitar 2 - 5 kali per menit

- Kompleks K: kompleks gelombang tajam, terjadi tiba-tiba, hanya pada tidur tahap II, dan terjadi sekali setiap menit, timbulnya dapat dipicu oleh bising04/28/23 6VSS

- Sleep spindle dan kompleks K diduga berperan dalam mempertahankan kondisi tidur di antaranya dengan menurunkan kepekaan otak terhadap rangsangan alat indra

- Tidur tahap II mengambil sebagian besar waktu tidur

- Setelah sekitar 15 menit dalam tidur tahap II, orang akan masuk ke tidur tahap III04/28/23 7VSS

Stage III sleep

- Ditandai dengan terjadinya gelombang delta yang berfrekuensi sekitar 1 - 3,5 Hz di sela-sela gelombang teta

- Volume gelombang delta berkisar sekitar 20 - 50% saja

04/28/23 8VSS

Stage IV sleep

- Perbedaan antara tidur tahap III dan tahap IV tidak jelas, hanya pada tahap IV volume gelombang delta mencapai >50%

- Tidur tahap IV merupakan tidur yang paling penting dan efisien untuk terjadinya pemulihan

04/28/23 9VSS

- Setelah sekitar 90 menit dari permulaan tidur, orang akan masuk ke tidur tahap REM

REM sleep- Terjadi gerakan bola mata yang cepat

- EEG mengalami desinkronisasi

- Terjadi atonia otot, kecuali otot mata, otot pernapasan, dan otot telinga tengah

04/28/23 10VSS

- Aktivitas genital

- Mimpi

- Gambaran EEG pada tidur REM menunjukkan terjadinya desinkronisasi. Hal ini menunjukkan adanya aktivitas otak yang tinggi. Gambaran EEG serta mimpi kemungkinan sekali ada hubungannya

04/28/23 11VSS

PET pada tidur REM, daerah di pusatpenglihatan terlihat aktif

04/28/23 12VSS

Tahap-tahap tidur dalam semalam

04/28/23 13VSS

Tidur merupakan proses yang aktif dan diatur. Tetapi apakah pengaturannya lokal atau sistemik, masih sering diper-tanyakan.

Banyak bukti yang menyatakan bahwapengaturan tidur terjadi melalui proseslokal. Salah satunya ialah yang terjadipada seekor lumba-lumba tertentu, yang hemisfernya tidur secara bergantian.Kalau tidur diatur secara sistemik, makakedua hemisfer akan tidur bersamaan.04/28/23 14VSS

04/28/23 15VSS

Pengendalian tidurPengendalian melalui zat kimia

Jaga

Menbentuk zat yang merangsang tidurMerombak zat yang merangsang jaga

TidurMenbentuk zat yang merangsang jagaMerombak zat yang merangsang tidur

MelatoninAdenosinPGD2, GH

DHEAdll

akumulasi

akumulasi

Tidak menghambat tidur

04/28/23 16VSS

Adenosin terbentuk oleh proses penggunaan energi. Pada siang hari, energi lebih banyak digunakan, maka adenosin banyak terbentuk. Adenosinharus diresintesis di antaranya menjadi ATP, dan ini memerlukan oksigen. Pencatuan oksigen perlu sel darah merah.Maka bila orang kurang darah, karena adenosin menumpuk, akan sering merasamengantuk.

04/28/23 17VSS

Chemical controls of sleep

04/28/23 VSS 18

An animal kept awake for several days produced a substance (muramyl peptide) in its CSF and blodd/urine, If this substances are injected into the 3rd ventricle of another animal, the substance produced natural sleep of the animal for several hours.

Pengendalian melalui sistem saraf

Ternyata pengendalian terhadap tidurnon-REM dan tidur REM berbeda. Kedua tahap tidur dikendalikan oleh pusat yang berbeda. Bagaimana pembagian tugasatau pengambil-alihan tugas itu dari pusattidur non-REM ke pusat tidur REM masihbelum jelas.

04/28/23 19VSS

Tidur non-REM:Ventrolateral Preoptic area (vlPOA)dianggap merupakan pusat tidur non-REM. vlPOA berisi sel-sel GABAergik dan mengirimkan akson-aksonnya ke neuron-neuron asetilkolinergik di basal forebrain dan neuron histaminergik di nukleus tuberomamilaris yang diketahui berfungsi sebagai pusat jaga. Juga ke korteks serebri yang mungkin berefek langsung menghambat korteks serebri.

04/28/23 20VSS

04/28/23 21VSS

04/28/23 22VSS

04/28/23 23VSS

04/28/23 24VSS

Tidur REMPengaturan tidur REM relatif lebih rumit,karena pada saat tidur REM terjadi hal-hal berikut:

- gerak bola mata yang cepat (rapid eye movement)- desinkronisasi gelombang EEG- mimpi- atonia- aktivitas genital

04/28/23 25VSS

04/28/23 26VSS

04/28/23 27VSS

04/28/23 28VSS

04/28/23 29VSS

04/28/23 30VSS

Kegiatan neuron PGOmungkin menjadi awalatau yang memulaitidur REM. Rekamandi sebelah memperli-hatkan urutan terjadi-Nya PGO dan tanda-tanda tidur REM.

04/28/23 31VSS

- terjadinya REM- hambatan motor neuron (terjadi atonia)- desinkronisasi EEG

Rangsangan asetilkolinergikdari area peribrakial:

04/28/23 32VSS

04/28/23 33VSS

04/28/23 34VSS

04/28/23 35VSS

Apa fungsi tidur?

Yang jelas, tikus yang dibuat tidak tidurtiga hari berturut, akan mati. Kucingdapat bertahan lebih lama, yaitu sekitar 10 hari. Manusia ada yang pernahmencoba tidak tidur selama 11 hari,kondisinya dapat pulih seperti biasasetelah menjalani proses pemulihan.Tidur rupanya mempunyai fungsi yang sangat vital.

04/28/23 36VSS

Beberapa peneliti ada yang mengklaim,bahwa tidur mempunyai fungsi dalam proses belajar.Ada proses belajar yang memerlukantahap tidur non-REM, ada pula proses belajar yang memerlukan tahap tidurREM. Pada tahap tidur REM diketahuiterjadi mimpi. Proses belajar yang banyakmelibatkan unsur emosi ternyata hasilnyalebih baik bila setelahnya mengalamitidur REM yang cukup.

04/28/23 37VSS

Mimpi barangkali dapat dianalogkan dengan simulator pesawat bagi seorang Pilot. Dia dapat melakukan setiap gerakan tanpa khawatir terjadi seperti pada keadaan sesungguhnya. Pada saat mimpi, setiap gerakan yang diimpikan sebenarnya tidak terjadi, karena otot-otot tubuh mengalami atonia (lumpuh).

04/28/23 38VSS

Kesimpulan1. Tidur normal terdiri dari beberapa tahap tidur yang berulang dalam semalam.2. Pengaturan proses tidur melibatkan berbagai zat kimia dan sistem saraf.3. Tidur mempunyai fungsi yang sangat vital. Tanpa tidur, individu dapat mengalami berbagai gangguan, dan akhirnya dapat mati.

04/28/23 39VSS

Gambar diambil di antaranya dari buku:1. Bear MF, Connors BW, Paradiso MA (2001)

NEUROSCIENCE. Exploring the brain. 2nd Ed Lippincott Wlliams & Willkins,Baltimore.

2. Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM (1995). Essentialsof Neural Science and Behavior. Printice Hall International. Inc., London

3. Carlson NR (2001). Physiology of Behavior. Allyn and Bacon. Boston.

04/28/23 40VSS