BAGAIMANA CARA KERJA OTAK MANUSIA? - NEUROPSIKOLOGI - 2025

Otak berfungsi sebagai unit struktural dan fungsional yang terutama terdiri dari dua jenis sel: neuron dan sel glial. Diperkirakan ada sekitar 100 triliun neuron di seluruh sistem saraf manusia dan sekitar 1.000 triliun sel glial (ada 10 kali lebih banyak sel glial daripada neuron).

Neuron sangat terspesialisasi dan fungsinya untuk menerima, memproses, dan mengirimkan informasi melalui sirkuit dan sistem yang berbeda. Proses transmisi informasi dilakukan melalui sinapsis, baik secara elektrik maupun kimiawi.

Sel glial, di sisi lain, bertanggung jawab untuk mengatur lingkungan internal otak dan memfasilitasi proses komunikasi saraf. Sel-sel ini ditemukan di seluruh sistem saraf yang membentuk strukturnya dan terlibat dalam proses perkembangan dan pembentukan otak.

Di masa lalu, sel glial dianggap hanya membentuk struktur sistem saraf, oleh karena itu mitos terkenal bahwa kita hanya menggunakan 10% dari otak kita. Tetapi hari ini kita tahu bahwa itu memenuhi fungsi yang jauh lebih kompleks, misalnya, mereka terkait dengan pengaturan sistem kekebalan dan proses plastisitas seluler setelah mengalami cedera.

Selain itu, mereka penting agar neuron berfungsi dengan baik, karena memfasilitasi komunikasi neuron dan memainkan peran penting dalam pengangkutan nutrisi ke neuron.

Seperti yang bisa Anda tebak, otak manusia sangat kompleks. Diperkirakan otak manusia dewasa mengandung antara 100 hingga 500 triliun koneksi dan galaksi kita memiliki sekitar 100 miliar bintang, sehingga dapat disimpulkan bahwa otak manusia jauh lebih kompleks daripada galaksi.

Bagaimana informasi ditransmisikan di otak?

Fungsi otak terdiri dari transmisi informasi antar neuron, transmisi ini dilakukan melalui prosedur yang kurang lebih kompleks yang disebut sinapsis.

Sinapsis bisa berupa listrik atau kimia. Sinapsisis listrik terdiri dari transmisi dua arah arus listrik antara dua neuron secara langsung, sedangkan sinapsis kimia memerlukan perantara yang disebut neurotransmitter.

Pada akhirnya, ketika satu neuron berkomunikasi dengan yang lain, ia melakukannya untuk mengaktifkan atau menghambatnya, efek akhir yang dapat diamati pada perilaku atau pada beberapa proses fisiologis adalah hasil dari eksitasi dan penghambatan beberapa neuron di seluruh rangkaian saraf.

Sinapsis listrik

Sinapsis listrik jauh lebih cepat dan lebih mudah daripada sinapsis kimia. Dijelaskan secara sederhana, mereka terdiri dari transmisi arus depolarisasi antara dua neuron yang cukup dekat, hampir saling menempel. Jenis sinaps ini biasanya tidak menghasilkan perubahan jangka panjang pada neuron postsynaptic.

Sinapsis ini terjadi pada neuron yang memiliki sambungan rapat, di mana membran hampir bersentuhan, dipisahkan oleh sedikit 2-4nm. Jarak antar neuron sangat kecil karena neuron mereka harus bergabung bersama melalui saluran yang terbuat dari protein yang disebut koneksin.

Saluran yang dibentuk oleh koneksin memungkinkan interior kedua neuron untuk berkomunikasi. Molekul kecil (kurang dari 1kDa) dapat melewati pori-pori ini, sehingga sinapsis kimiawi terkait dengan proses komunikasi metabolik, selain komunikasi listrik, melalui pertukaran pembawa pesan kedua yang diproduksi di sinaps, seperti inositol trifosfat ( IP ₃ ) atau siklik adenosin monofosfat (cAMP).

Sinapsis listrik biasanya dibuat antara neuron dengan tipe yang sama, namun, sinapsis listrik juga dapat diamati antara neuron dari tipe yang berbeda atau bahkan antara neuron dan astrosit (sejenis sel glial).

Sinapsis listrik memungkinkan neuron berkomunikasi dengan cepat dan banyak neuron terhubung secara sinkron. Berkat sifat-sifat ini, kami dapat melakukan proses kompleks yang memerlukan transmisi informasi yang cepat, seperti proses sensorik, motorik, dan kognitif (perhatian, memori, pembelajaran …).

Sinapsis kimia

Gambar ini menunjukkan akson dari mana neurotransmiter dilepaskan menuju reseptor dendrit

Sinapsis kimia terjadi antara neuron yang berdekatan di mana elemen presinaptik terhubung, biasanya terminal aksonal, yang memancarkan sinyal, dan elemen postsynaptic, yang biasanya ditemukan di soma atau dendrit, yang menerima sinyal. sinyal.

Neuron-neuron ini tidak terikat, ada jarak 20nm di antara mereka yang disebut celah sinaptik.

Ada berbagai jenis sinapsis kimia tergantung pada karakteristik morfologisnya. Menurut Gray (1959), sinapsis kimia dapat dibagi menjadi dua kelompok.

Sinapsis kimia dapat diringkas sebagai berikut:

1. Potensial aksi mencapai terminal akson, ini membuka saluran ion kalsium (Ca ²⁺ ) dan aliran ion dilepaskan ke celah sinaptik.
2. Aliran ion memicu proses di mana vesikel, yang penuh dengan neurotransmiter, mengikat membran postsinaptik dan membuka pori tempat semua isinya keluar menuju celah sinaptik.
3. Neurotransmitter yang dilepaskan mengikat reseptor postsynaptic khusus untuk neurotransmitter tersebut.
4. Pengikatan neurotransmitter ke neuron postsynaptic mengatur fungsi neuron postsynaptic.

Jenis sinapsis kimia

Sinapsis kimia tipe I (asimetris)

Dalam sinapsis ini, komponen presinaptik terdiri dari terminal aksonal yang berisi vesikel bulat dan komponen postsinaptik ditemukan di dendrit dan terdapat kepadatan tinggi reseptor postsinaptik.

Jenis sinapsis bergantung pada neurotransmitter yang terlibat, sehingga neurotransmiter eksitatori, seperti glutamat, terlibat dalam sinapsis tipe I, sedangkan neurotransmiter penghambat, seperti GABA, bekerja dalam tipe II.

Meskipun ini tidak terjadi di seluruh sistem saraf, di beberapa area seperti sumsum tulang belakang, substantia nigra, ganglia basal, dan colliculi, terdapat sinapsis GABA-ergic dengan struktur tipe I.

Sinapsis kimia tipe II (simetris)

Dalam sinapsis ini, komponen presinaptik dibentuk oleh terminal aksonal yang mengandung vesikel oval dan komponen postsinaptik dapat ditemukan baik di soma maupun di dendrit dan terdapat kepadatan reseptor postsinaptik yang lebih rendah daripada di sinapsis tipe I.

Perbedaan lain dari jenis sinapsis sehubungan dengan tipe I adalah celah sinaptiknya lebih sempit (kira-kira 12nm).

Cara lain untuk mengklasifikasikan sinapsis adalah menurut komponen presinaptik dan postsinaptik yang membentuknya. Misalnya, jika komponen presinaptik adalah akson dan komponen postsinaptik adalah dendrit, mereka disebut sinapsis aksodendritik. Dengan cara ini kita dapat menemukan sinapsis axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic …

Jenis sinapsis yang paling sering terjadi di sistem saraf pusat adalah sinapsis tipe I aksospinosa (asimetris). Diperkirakan bahwa antara 75-95% sinapsis di korteks serebral adalah tipe I, sementara hanya antara 5 dan 25% adalah sinapsis tipe II.

Neurotransmitter dan neuromodulator

Konsep neurotransmitter mencakup semua zat yang dilepaskan di sinapsis kimiawi dan memungkinkan komunikasi neuron. Neurotransmitter memenuhi kriteria berikut:

• Mereka disintesis di dalam neuron dan ada di terminal aksonal.
• Ketika jumlah yang cukup dari neurotransmitter dilepaskan, itu memberikan efeknya pada neuron yang berdekatan.
• Ketika mereka telah menyelesaikan tugasnya, mereka dihilangkan melalui mekanisme degradasi, inaktivasi atau pengambilan kembali.

Neuromodulator adalah zat yang melengkapi tindakan neurotransmitter dengan meningkatkan atau menurunkan efeknya. Mereka melakukan ini dengan mengikat ke situs tertentu dalam reseptor postsynaptic.

Ada banyak jenis neurotransmiter, yang paling penting adalah:

• Asam amino yang dapat menjadi rangsang, seperti glutamat, atau inhibitor, seperti asam γ-aminobutyric, lebih dikenal dengan GABA.
• Asetilkolin.
• Katekolamida, seperti dopamin atau norepinefrin
• Indolamin, seperti serotonin.
• Neuropeptida.

Referensi

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuron dan komunikasi saraf. Dalam D. Redolar, Cognitive Neuroscience (pp. 27-66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Sinapsis axo-somatic dan axo-dendritic dari korteks serebral: studi mikroskop elektron. J.Anat, 93, 420-433.
3. Pasantes, H. (nd). Bagaimana cara kerja otak? Prinsip-prinsip umum. Diperoleh pada 1 Juli 2016, dari Science for all.