BAB 2 - SINAPSIS

 

SINAPSIS

            Jika harus berkomunikasi dengan seseorang tanpa penglihatan atau suara, apa yang akan dilakukan? Kemungkinannya adalah, pilihan pertama adalah kode sentuh atau sistem impuls listrik. Bahkan mungkin tidak berpikir untuk melewatkan bahan kimia bolak-balik. Namun, bahan kimia adalah cara utama neuron berkomunikasi. Mereka berkomunikasi dengan mengirimkan bahan kimia di persimpangan khusus yang disebut sinapsis.

 

KONSEP SINAPS

Pada akhir 1800-an, Ramón y Cajal secara anatomis menunjukkan celah sempit yang memisahkan satu neuron dari neuron lainnya. Pada tahun 1906, Charles Scott Sherrington secara fisiologis mendemonstrasikan bahwa komunikasi antara satu neuron dan neuron berikutnya berbeda dari komunikasi sepanjang akson tunggal. Dia menyimpulkan kesenjangan khusus antara neuron dan memperkenalkan istilah sinapsis untuk menggambarkannya.

 Sifat Sinapsis

Sherington mempelajari refleks, respons otot otomatis terhadap rangsangan. Pada refleks fleksi tungkai, neuron sensorik mengeksitasi neuron kedua, yang selanjutnya mengeksitasi neuron motorik, yang mengeksitasi otot. Sirkuit dari saraf sensorik ke respons otot disebut busur refleks. Jika satu neuron terpisah dari yang lain, seperti yang telah ditunjukkan Cajal, refleks harus memerlukan komunikasi antar neuron, dan oleh karena itu, pengukuran refleks mungkin mengungkapkan beberapa sifat khusus dari komunikasi itu.

Charles Scott Sherington (1857–1952)

Sherington (1941), menemukan gerakan refleksif yang sama setelah dia membuat sayatan yang memutuskan sumsum tulang belakang dari otak. Terbukti, sumsum tulang belakang mengontrol refleks fleksi dan ekstensi. Bahkan, gerakannya lebih konsisten setelah ia memisahkan sumsum tulang belakang dari otak.

Kecepatan Refleks dan Transmisi tertunda di Sinaps

        Sherrington mengukur jarak total yang ditempuh impuls dari reseptor kulit ke sumsum tulang belakang ke otot dan menghitung kecepatan perjalanan impuls untuk menghasilkan respons. Dia menemukan bahwa kecepatan konduksi melalui busur refleks bervariasi tetapi tidak pernah lebih dari sekitar 15 meter per detik (m/s). Sebaliknya, penelitian sebelumnya telah mengukur kecepatan potensial aksi di sepanjang saraf sensorik atau motorik sekitar 40 m/s. Sherrington menyimpulkan bahwa beberapa proses harus memperlambat konduksi melalui refleks, dan dia menyimpulkan bahwa penundaan terjadi di mana satu neuron berkomunikasi dengan yang lain.

Penjumlahan Sementara

                Sherrington menemukan bahwa rangsangan berulang dalam waktu singkat memiliki efek kumulatif. Ia menyebut fenomena ini sebagai temporal summation (penjumlahan dari waktu ke waktu). Jepitan ringan pada kaki anjing tidak menimbulkan refleks, tetapi beberapa cubitan yang diulang dengan cepat dapat menimbulkan refleks. Sherrington menduga bahwa satu cubitan tidak mencapai ambang eksitasi untuk neuron berikutnya. Neuron yang menghantarkan transmisi adalah neuron prasinaps, dan yang menerimanya adalah neuron pascasinaps. 

Penjumlahan Spasial

                 Sherrington juga menemukan bahwa sinapsis memiliki sifat penjumlahan spasial—yaitu, penjumlahan atas ruang. Input sinaptik dari lokasi terpisah menggabungkan efeknya pada neuron. Sherrington kembali memulai dengan cubitan yang terlalu lemah untuk menimbulkan refleks. Kali ini, alih-alih mencubit satu titik dua kali, dia mencubit dua titik sekaligus. Meskipun tidak satu pun cubitan yang menghasilkan refleks, bersama-sama mereka melakukannya. Sherrington menyimpulkan bahwa menjepit dua titik mengaktifkan neuron sensorik yang terpisah, yang aksonnya menyatu ke satu neuron di sumsum tulang belakang. 

                  Penjumlahan spasial sangat penting untuk fungsi otak. Masukan sensorik ke otak tiba di sinapsis yang secara individual menghasilkan efek lemah. Namun, setiap neuron menerima banyak akson masuk yang mungkin menghasilkan respons tersinkronisasi (Bruno & Sakmann, 2006). Penjumlahan spasial memastikan bahwa input yang disinkronkan itu cukup merangsang neuron untuk mengaktifkannya. Penjumlahan temporal dan penjumlahan spasial biasanya terjadi bersamaan. Artinya, neuron mungkin menerima masukan dari beberapa akson berturut-turut. 

Sinapsis Inhibitor

            Ketika Sherrington dengan penuh semangat mencubit kaki anjing, fleksor otot kaki itu berkontraksi, begitu juga otot ekstensor dari tiga kaki pada saat yang sama, anjing mengendurkan otot-otot ekstensor kaki yang dirangsang dan otot-otot fleksor kaki lainnya. Sherington's mengasumsikan koneksi tertentu di sumsum tulang belakang.

 

PERISTIWA KIMIA DI SINAPSIS

               Meskipun Charles Sherrington secara akurat menyimpulkan banyak sifat sinaps, dia salah tentang satu hal penting: Meskipun dia tahu bahwa transmisi sinaptik lebih lambat daripada transmisi sepanjang akson, dia pikir itu masih terlalu cepat untuk bergantung pada proses kimia dan karenanya disimpulkan bahwa itu pasti listrik. Kita sekarang tahu itu sebagian besar sinapsis bergantung pada proses kimia, yang jauh lebih cepat dan lebih fleksibel daripada Sherington atau siapa pun di zamannya akan menebaknya. Selama bertahun-tahun, konsep kami tentang aktivitas di sinapsis telah berkembang dalam banyak hal.

 

Urutan Peristiwa Kimia di Sinapsis

                Memahami peristiwa kimia pada sinapsis adalah dasar untuk memahami sistem saraf. Setiap tahun, peneliti menemukan lebih banyak detail tentang sinapsis, struktur mereka, dan bagaimana struktur tersebut berhubungan dengan fungsi. Berikut adalah peristiwa besar:

1. Neuron mensintesis bahan kimia yang berfungsi sebagai neurotransmiter.
2. Potensial aksi berjalan menuruni akson.
3. Molekul yang dilepaskan berdifusi melintasi celah, menempel pada reseptor, dan mengubah aktivitas neuron postsinaptik.
4. Molekul neurotransmitter terpisah dari reseptor.
5. Molekul neurotransmiter dapat diambil kembali ke dalam neuron prasinaptik untuk didaur ulang atau mereka mungkin menyebar.
6. Beberapa sel postsinaptik mengirim pesan terbalik untuk mengontrol pelepasan lebih lanjut neurotransmiter oleh sel-sel prasinaps.

Jenis-Jenis Neurotransmiter

               Pada sinapsis, neuron melepaskan bahan kimia yang mempengaruhi yang lain saraf. Bahan kimia tersebut dikenal sebagai neurotransmiter. Seratus atau lebih bahan kimia diketahui atau diduga neurotransmiter. Berikut adalah kategori utama:

• amino acids Acids containing an amine group (NH2)
• monoamina Bahan kimia yang dibentuk oleh perubahan tertentu asam amino
• asetilkolin ("keluarga" satu anggota) Bahan kimia yang mirip dengan asam amino, kecuali yang termasuk gugus N(CH3)3 bukannya NH2
• neuropeptida Rantai asam amino
• purin Sebuah kategori bahan kimia termasuk adenosin dan turunan
• gas Nitric oxide dan lainnya

Sintesis Pemancar

                Neuron mensintesis hampir semua neurotransmiter dari asam amino, yang diperoleh tubuh dari protein dalam diet. Setiap jalur pada Gambar disamping dimulai dengan zat ditemukan dalam makanan. Asetilkolin, misalnya, disintesis dari kolin, yang berlimpah dalam susu, telur, dan kacang tanah. Asam amino fenilalanin dan tirosin, hadir dalam protein, adalah prekursor dopamin, norepinefrin, dan epinefrin. Orang dengan fenilketonuria kekurangan enzim yang mengubah fenilalanin menjadi tirosin. Mereka bisa mendapatkan tirosin dari makanan mereka, tetapi mereka perlu meminimalkan asupan dari fenilalanin.

 

Efek Metabotropik dan Sistem Messenger Kedua

            Pada reseptor lain, neurotransmiter memberikan efek metabotropik dengan memulai urutan reaksi metabolisme yang lebih lambat dan lebih tahan lama daripada efek ionotropik. Efek metabotropik muncul 30 ms atau lebih setelah pelepasan pemancar. Biasanya, mereka bertahan hingga beberapa detik, tetapi terkadang lebih lama. Sementara sebagian besar efek ionotropik bergantung pada glutamat atau GABA, sinapsis metabotropik menggunakan banyak neurotransmiter, termasuk dopamin, norepinefrin, serotonin . . . dan terkadang glutamat dan GABA juga.

 

Neuropeptida

            Para peneliti sering menyebut kembali neuropeptida sebagai neuromodulator, karena mereka memiliki beberapa sifat yang membedakannya dari pemancar lain. Sedangkan neuron mensintesis sebagian besar neurotransmiter lain di terminal prasinaps, neuron mensintesis neuropeptida di badan sel dan kemudian secara perlahan mengangkutnya ke bagian lain sel. Sedangkan neurotransmiter lain dilepaskan di terminal akson, neuropeptida dilepaskan terutama oleh dendrit, dan juga oleh badan sel dan sisi akson.

 

Hormon

            Hormon adalah zat kimia yang disekresikan oleh sel-sel di satu bagian tubuh dan dibawa oleh darah untuk mempengaruhi sel-sel lain. Neurotransmitter seperti sinyal telepon: Ini menyampaikan pesan dari pengirim ke penerima yang dituju. Hormon berfungsi lebih seperti stasiun radio: Mereka menyampaikan pesan ke penerima mana pun yang disetel ke stasiun yang tepat. Neuropeptida adalah perantara. Mereka berdifusi hanya di dalam otak, dan darah tidak membawanya ke bagian lain dari tubuh.

        Kelenjar pituitari, yang melekat pada hipotalamus (lihat Gambar 2.22), memiliki dua bagian, hipofisis anterior dan hipofisis posterior, yang melepaskan set hormon yang berbeda. Hipofisis posterior, terdiri dari jaringan saraf, dapat dianggap sebagai perpanjangan dari hipotalamus. Neuron di hipotalamus mensintesis hormon oksitosin dan vasopresin (juga dikenal sebagai hormon antidiuretik), yang bermigrasi ke bawah akson ke hipofisis posterior, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.23. Kemudian, hipofisis posterior melepaskan hormon-hormon ini ke dalam darah.

                        

Apa itu persinyalan Sinaptik?              -         Proses penghantaran di Sinapsis