BAB 6 - SISTEM SENSORIK LAINNYA
SISTEM SENSORIK LAINNYA
Menurut pepatah
penduduk asli Amerika, “Sebuah jarum pinus jatuh. Elang melihatnya. Rusa
mendengarnya. Beruang menciumnya” (Herrero, 1985). Setiap spesies merespons
jenis informasi yang paling berguna. Beberapa burung memiliki reseptor untuk
mendeteksi medan magnet, informasi yang berguna ketika mengarahkan utara dan
selatan selama migrasi (Wu & Dickman, 2012). Telinga katak pohon hijau, Hyla cinerea, paling sensitif terhadap
suara pada frekuensi yang menonjol dalam panggilan kawin jantan dewasa (Moss
& Simmons, 1986). Nyamuk memiliki reseptor yang mendeteksi bau keringat
manusia—dan karenanya membantu mereka menemukan kita dan menggigit kita
(Hallem, Fox, Zwiebel, & Carlson, 2004). Kelelawar menemukan serangga
dengan memancarkan gelombang sonar pada 20.000 hingga 100.000 hertz (Hz, siklus
per detik), jauh di atas jangkauan pendengaran manusia dewasa (Griffin,
Webster, & Michael, 1960), dan kemudian menemukan serangga dari gema.
Anehnya, beberapa ngengat mengganggu sinyal dengan memancarkan panggilan frekuensi
tinggi yang serupa (Corcoran, Barber, & Conner, 2009)
Manusia juga
memiliki spesialisasi sensorik yang penting. Indera perasa kita mengingatkan
kita pada pahitnya racun (Richter, 1950; Schiffman & Erickson, 1971) tetapi
tidak merespon zat seperti selulosa yang tidak membantu atau membahayakan kita.
Sistem penciuman kita tidak responsif terhadap gas yang tidak perlu kita
deteksi (misalnya, karbon dioksida) tetapi sangat responsif terhadap bau daging
yang membusuk. Bab ini membahas bagaimana sistem sensorik kita memproses
informasi yang berguna secara biologis.
AUDISI
Evolusi telah digambarkan sebagai
"hemat." Setelah menyelesaikan satu masalah, itu memodifikasi solusi
itu untuk masalah lain alih-alih memulai dari awal. Misalnya, bayangkan sebuah
gen untuk reseptor visual pada vertebrata awal. Buat duplikat gen itu,
modifikasi sedikit, dan presto: Gen baru membuat reseptor yang merespons
panjang gelombang yang berbedacahaya, dan penglihatan warna menjadi mungkin. Di
dalam bab, Anda akan melihat lebih banyak contoh dari prinsip itu. Berbagai
sistem sensorik memiliki spesialisasi mereka, tetapi mereka juga memiliki
banyak kesamaan.
Suara dan Telinga
Pendengaran mengingatkan kita akan
berbagai macam informasi yang berguna. Jika Anda mendengar papan berderit di
rumah Anda atau ranting patah di hutan, Anda tahu bahwa Anda tidak sendirian.
Anda mendengar napas, dan Anda tahu ada orang atau binatang yang dekat.
Kemudian Anda mendengar suara ramah yang akrab, dan Anda tahu bahwa semuanya
baik-baik saja.
Fisika dan Psikologi Suara
Frekuensi
suara adalah jumlah kompresi per detik, diukur dalam hertz (Hz, siklus per
detik). Pitch adalah aspek persepsi
yang terkait. Suara yang lebih tinggi frekuensinya lebih tinggi nadanya. Gambar
6.1 mengilustrasikan amplitudo dan frekuensi suara. Ketinggian setiap gelombang
sesuai dengan amplitudo, dan jumlah gelombang per detik sesuai dengan
frekuensi.
Struktur Telinga
Rube Goldberg (1883–1970) menggambar
kartun dengan penemuan yang rumit dan dibuat-buat. Misalnya, langkah seseorang
di ambang pintu depan mungkin menarik seutas tali yang mengangkat ekor kucing,
membangunkan kucing, yang kemudian mengejar seekor burung yang sedang bertumpu
pada keseimbangan, yang berayun ke atas untuk membunyikan bel pintu. Fungsi
telinga cukup kompleks untuk menyerupai perangkat Rube Goldberg, tetapi tidak
seperti penemuan Goldberg, telinga benar-benar berfungsi.
Ahli anatomi membedakan telinga
luar, telinga tengah, dan telinga dalam (lihat Gambar 6.2). Telinga luar
termasuk pinna, struktur daging dan tulang rawan yang melekat pada setiap sisi
kepala. Dengan mengubah pantulan gelombang suara, pinna membantu kita menemukan sumber suara. Kita harus belajar
menggunakan informasi itu karena bentuk pinna setiap orang berbeda dari pinna
orang lain (Van Wanrooij & Van Opstal, 2005). Pinna besar kelinci yang
dapat dipindahkan memungkinkan mereka untuk melokalisasi sumber suara dengan
lebih tepat.
Korteks Auditori
Organisasi korteks pendengaran
sangat paralel dengan korteks visual (Poremba et al., 2003). Misalnya, sama
seperti sistem visual memiliki jalur "apa" dan jalur "di
mana", sistem pendengaran memiliki jalur "apa" yang peka
terhadap pola suara di korteks temporal anterior, dan jalur "di mana"
yang peka terhadap suara. lokasi di korteks temporal posterior dan korteks
parietal (Lomber & Malhotra, 2008). Sama seperti pasien dengan kerusakan di
area MT menjadi buta gerak, pasien dengan kerusakan di bagian korteks temporal
superior menjadi tuli gerak. Mereka mendengar suara, tetapi mereka tidak
mendeteksi bahwa sumber suara bergerak (Ducommun et al., 2004).
Gangguan Pendengaran
Banyak faktor yang dapat mengganggu
pendengaran. Mengidentifikasi penyebab gangguan pendengaran dapat membantu
menemukan obatnya.
Ketulian
Meskipun hanya sedikit orang yang
benar-benar tidak peka terhadap semua suara, banyak orang memiliki gangguan
yang cukup untuk mengurangi atau mencegah pemahaman bicara. Dua kategori
gangguan pendengaran adalah tuli konduktif dan tuli saraf.
Penyakit, infeksi, atau pertumbuhan tulang tumor dapat mencegah telinga tengah mentransmisikan gelombang suara dengan benar ke koklea. Akibatnya, tuli konduktif atau tuli telinga tengah, terkadang bersifat sementara. Jika berlanjut, dapat dikoreksi dengan pembedahan atau dengan alat bantu dengar yang memperkuat stimulus. Karena orang dengan tuli konduktif memiliki koklea dan saraf pendengaran yang normal, mereka siap mendengar suara mereka sendiri, yang disalurkan melalui tulang tengkorak langsung ke koklea, melewati telinga tengah. Karena mereka mendengar diri mereka sendiri dengan jelas, mereka mungkin menuduh orang lain bergumam atau berbicara terlalu pelan.
INDERA MEKANIK
Jika Anda
meletakkan tangan Anda di permukaan radio, Anda merasakan getaran yang sama
dengan yang Anda dengar. Jika Anda cukup berlatih, dapatkah Anda belajar
"mendengar" getaran dengan jari Anda? Tidak, mereka akan tetap hanya
getaran. Jika spesies tanpa telinga memiliki cukup waktu, mungkinkah detektor
getarannya berevolusi menjadi detektor suara? Ya! Faktanya, telinga kita
berevolusi dengan cara itu. Sebagian besar evolusi terdiri dari mengambil
sesuatu yang berevolusi untuk satu tujuan dan memodifikasinya untuk tujuan
lain.
Indera
mekanis merespons tekanan, pembengkokan, atau distorsi lain dari reseptor.
Mereka termasuk sentuhan, nyeri, dan sensasi tubuh lainnya, serta sensasi
vestibular, yang mendeteksi posisi dan gerakan kepala. Audisi juga merupakan
indera mekanis karena sel-sel rambut merupakan reseptor sentuhan yang
dimodifikasi. Kami mempertimbangkannya secara terpisah karena kompleksitas dan
pentingnya.
Sensasi Vestibular
Saat Anda menggerakkan kepala, organ
vestibular yang berdekatan dengan koklea memonitor gerakan dan mengarahkan
gerakan kompensasi mata Anda. Saat kepala Anda bergerak ke kiri, mata Anda
bergerak ke kanan; ketika kepala Anda bergerak ke kanan, mata Anda bergerak ke
kiri. Dengan mudah, Anda tetap fokus pada apa yang ingin Anda lihat (Brandt,
1991). Namun, ketika Anda memindahkan halaman, organ vestibular tidak dapat
menjaga mata Anda tetap pada sasaran.
Sensations from the vestibular organ
detect the direction of tilt and the amount of acceleration of the head. You
use that information automatically for guiding eye movements and maintaining
balance. Mice with an impairment of vestibular sensation frequently lose their
balance and fall down. They cannot swim or float because they are often
upside-down (Mariño et al., 2010).
Organ vestibular, ditunjukkan pada
Gambar 6.10, terdiri dari sakulus,
utrikulus, dan tiga kanalis semisirkularis. Seperti reseptor pendengaran,
reseptor vestibular adalah reseptor sentuhan yang dimodifikasi. Partikel
kalsium karbonat yang disebut otolith
terletak di sebelah sel-sel rambut. Ketika kepala dimiringkan ke arah yang
berbeda, otolit mendorong sel-sel rambut yang berbeda dan merangsang mereka
(Hess, 2001).
Tiga
saluran setengah lingkaran, berorientasi pada bidang tegak lurus, diisi
dengan zat seperti jeli dan dilapisi dengan sel-sel rambut. Percepatan kepala
di setiap sudut menyebabkan zat seperti jeli di salah satu saluran ini
mendorong sel-sel rambut. Potensial aksi yang diprakarsai oleh sel-sel sistem
vestibular berjalan melalui bagian dari saraf kranial kedelapan ke batang otak
dan otak kecil. (Saraf kranial kedelapan mengandung komponen pendengaran dan
komponen vestibular.)
Somatosensasi
Sistem
somatosensori, sensasi tubuh dan gerakannya, tidak hanya satu indra tetapi
banyak, termasuk sentuhan diskriminatif (yang mengidentifikasi bentuk suatu
objek), tekanan dalam, dingin, hangat, nyeri, gatal, gelitik, dan posisi dan
pergerakan sendi.
Reseptor Somatosensori
Tabel 6.1 daftar kemungkinan fungsi beberapa reseptor somatosensori, termasuk yang ditunjukkan pada Gambar 6.11 (Iggo & Andres, 1982; Paré, Smith, & Rice, 2002). Orang lain yang tidak ada di meja menanggapi rangsangan dalam, gerakan sendi, atau gerakan otot.
Reseptor sentuhan dapat berupa ujung neuron sederhana (misalnya, banyak reseptor nyeri), dendrit yang dimodifikasi (cakram Merkel), ujung neuron yang diuraikan (ujung Ruffini dan sel darah Meissner), atau ujung kosong yang dikelilingi oleh sel lain yang memodifikasi fungsinya. (sel darah Pacini). Stimulasi reseptor sentuhan membuka saluran natrium di akson, sehingga memulai potensial aksi (Price et al., 2000).
Pertimbangkan sel darah Pacinian, yang mendeteksi perpindahan mendadak atau getaran frekuensi tinggi pada kulit (lihat Gambar 6.12). Di dalam struktur luarnya adalah membran neuron. Struktur luar seperti bawang memberikan dukungan mekanis yang menahan tekanan bertahap atau konstan. Dengan demikian mengisolasi neuron terhadap sebagian besar rangsangan sentuhan. Namun, stimulus tiba-tiba atau bergetar membengkokkan membran, memungkinkan ion natrium masuk, mendepolarisasi membran (Loewenstein, 1960). Disk Merkel merespons sentuhan ringan, seperti jika seseorang membelai kulit Anda dengan lembut atau jika Anda merasakan suatu objek (Maricich et al., 2009). Misalkan Anda merasakan objek dengan alur tipis seperti ini, tanpa melihatnya, dan coba rasakan apakah alurnya bergerak ke kiri ke kanan atau ke atas dan ke bawah:
Menggelitik
Mengapa Anda tidak bisa menggelitik
diri sendiri? Untuk alasan yang sama, Anda tidak dapat mengejutkan diri
sendiri. Ketika Anda menyentuh diri sendiri, otak Anda membandingkan stimulasi
yang dihasilkan dengan stimulasi "yang diharapkan" dan menghasilkan
respons somatosensori yang lebih lemah daripada yang akan Anda alami dari
sentuhan yang tidak terduga (Blakemore, Wolpert, & Frith, 1998).
Sebenarnya, beberapa orang bisa menggelitik dirinya sendiri—sedikit—jika
menggelitik sisi kanan tubuh dengan tangan kiri atau sisi kiri dengan tangan
kanan. Juga, Anda mungkin bisa menggelitik diri sendiri segera setelah Anda
bangun, sebelum otak Anda sepenuhnya terangsang. Lihat apakah Anda ingat untuk
mencobanya pada saat Anda bangun berikutnya.
Rasa Sakit
Rasa sakit, pengalaman yang ditimbulkan
oleh stimulus berbahaya, mengarahkan perhatian Anda ke arah bahaya. Korteks
prefrontal, yang penting untuk perhatian, biasanya hanya merespons secara
singkat cahaya, suara, atau sentuhan baru. Dengan rasa sakit, itu terus
merespons selama rasa sakit itu berlangsung (Downar, Mikulis, & Davis,
2003).
Pernahkah Anda
bertanya-tanya mengapa morfin mengurangi rasa sakit setelah operasi tetapi
tidak selama operasi itu sendiri? Atau mengapa beberapa orang tampaknya
menoleransi rasa sakit jauh lebih baik daripada yang lain? Atau mengapa bahkan
sentuhan sekecil apa pun pada kulit yang terbakar matahari terasa sangat
menyakitkan? Penelitian tentang rasa sakit membahas ini dan pertanyaan lainnya.
Stimuli dan Jalur Sumsum Tulang Belakang
Sel-sel peka rasa sakit di sumsum tulang belakang menyampaikan informasi ke beberapa tempat di otak. Satu jalur meluas ke nukleus posterior ventral talamus dan kemudian ke korteks somatosensori, yang merespon rangsangan nyeri, ingatan nyeri (Albanese, Duerden, Rainville, & Duncan, 2007), dan sinyal yang memperingatkan rasa sakit yang akan datang (Babiloni et al. al., 2005). Jalur spinal untuk nyeri dan sentuhan adalah paralel, tetapi dengan satu perbedaan penting, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 6.15: Jalur nyeri melintasi segera dari reseptor di satu sisi tubuh ke traktus asendens pada sisi kontralateral medula spinalis. Informasi sentuhan berjalan ke sisi ipsilateral dari sumsum tulang belakang ke medula, di mana ia menyeberang ke sisi kontralateral. Jadi rasa sakit dan sentuhan mencapai situs tetangga di korteks serebral. Namun, pertimbangkan apa yang terjadi pada rasa sakit dan sentuhan jika seseorang menerima luka yang menembus setengah dari sumsum tulang belakang. Anda dapat mencari tahu jawabannya di pertanyaan Stop & Check berikutnya.
Sakit Emosional
Rangsangan nyeri juga mengaktifkan jalur yang melewati formasi retikuler medula dan kemudian ke beberapa inti pusat talamus, amigdala, hipokampus, korteks prefrontal, dan korteks cingulate (lihat Gambar 6.16). Area-area ini tidak bereaksi terhadap sensasi tetapi terhadap asosiasi emosionalnya (Hunt & Mantyh, 2001). Jika Anda melihat seseorang—terutama seseorang yang Anda sayangi—mengalami nyeri, Anda mengalami nyeri simpatis yang muncul sebagai aktivitas di korteks cingulate dan area kortikal lainnya (Corradi-Dell'Acqua, Hofstetter, & Vuilleumier, 2011; Singer et al., 2004). Sugesti hipnosis untuk tidak merasakan nyeri menurunkan respons di korteks cingulate tanpa banyak berpengaruh pada korteks somatosensori (Rainville, Duncan, Price, Carrier, & Bushnell, 1997). Artinya, seseorang yang merespon sensasi hipnosis tetap merasakan sensasi menyakitkan tetapi bereaksi dengan acuh tak acuh secara emosional. Orang dengan kerusakan cingulate gyrus masih merasakan sakit, tetapi tidak lagi membuat mereka tertekan (Foltz & White, 1962).
Cara Menghilangkan Rasa Sakit
Ketidakpekaan terhadap rasa sakit itu
berbahaya. Orang dengan gen yang menonaktifkan akson nyeri menderita cedera berulang
dan umumnya gagal belajar menghindari bahaya. Seorang anak laki-laki dengan
kondisi ini melakukan teater jalanan di Pakistan dengan menusukkan pisau ke
lengannya atau berjalan di atas bara api. Dia meninggal pada usia 14 karena
jatuh dari atap (Cox et al., 2006). Namun demikian, meskipun kita tidak ingin
menghilangkan rasa sakit, kita ingin mengendalikannya.
Plasebo
Plasebo adalah obat atau prosedur
lain tanpa efek farmakologis. Dalam penelitian medis, kelompok eksperimen
menerima pengobatan yang berpotensi aktif dan kelompok kontrol menerima
plasebo. Plasebo memiliki sedikit efek pada sebagian besar kondisi medis,
tetapi mereka sering menghilangkan rasa sakit atau depresi (Hróbjartsson &
Gøtzsche, 2001). Orang yang menerima plasebo tidak hanya mengatakan rasa
sakitnya berkurang; scan otak dan sumsum tulang belakang juga menunjukkan
penurunan respon (Eippert, Finsterbusch, Binget, & Büchel, 2009).
Sebaliknya, jika seseorang diberitahu untuk mengharapkan rasa sakit meningkat,
respon sumsum tulang belakang terhadap stimulus yang menyakitkan memang
meningkat (Geuter & Büchel, 2013). Plasebo mengurangi sensasi nyeri tetapi
juga menghasilkan efek yang lebih besar pada respons emosional terhadap rasa
sakit, seperti yang tercatat di korteks cingulate (Petrovic, Kalso, Petersson,
& Ingvar, 2002; Wager, Scott, & Zubieta, 2007). Umumnya, orang dengan
pandangan hidup yang positif mendapatkan lebih banyak efek ini daripada orang
dengan sikap bermusuhan (Peciña et al., 2013).
Cannabinoid dan Capsaicin
Cannabinoid—bahan kimia yang terkait
dengan ganja—juga memblokir jenis rasa sakit tertentu. Tidak seperti opiat,
cannabinoid bekerja terutama di perifer tubuh daripada di SSP. Para peneliti
menemukan bahwa jika mereka menghapus reseptor cannabinoid di sistem saraf
perifer hewan laboratorium sambil membiarkan reseptor utuh di SSP, cannabinoid
kehilangan sebagian besar kemampuannya untuk mengurangi rasa sakit (Agarwal et
al., 2007).
Pendekatan lain menggunakan
capsaicin, bahan kimia dalam jalapenos dan paprika serupa yang merangsang
reseptor panas. Capsaicin yang digosokkan ke bahu yang sakit, sendi rematik,
atau area nyeri lainnya menghasilkan sensasi terbakar sementara diikuti dengan
periode penurunan rasa sakit yang lebih lama. Ketika diterapkan dalam dosis tinggi,
atau pada dosis rendah untuk waktu yang lama, capsaicin menyebabkan penumpukan
kalsium yang berlebihan pada reseptor panas, dan merusak mitokondria pada
reseptor tersebut, membuat sel tidak berfungsi untuk waktu yang cukup lama
(Anand & Bley, 2011).
Jangan mencoba
makan cabai untuk mengurangi rasa sakit, katakanlah, kaki Anda. Capsaicin yang
Anda makan melewati sistem pencernaan tanpa memasuki darah. Oleh karena itu,
memakannya tidak akan menghilangkan rasa sakit Anda kecuali jika lidah Anda
sakit (Karrer & Bartoshuk, 1991).
Sensitisasi Nyeri
Beberapa orang menderita sakit
kronis lama setelah cedera sembuh. Nyeri kronis menyebabkan depresi klinis dan
penurunan aktivitas di korteks prefrontal dan beberapa area otak lainnya
(Henderson et al., 2013; Seminowicz et al., 2011). Seperti yang akan kita lihat
dalam bab tentang memori, rentetan rangsangan ke neuron dapat mempotensiasi
reseptor sinaptiknya sehingga mereka merespons masukan yang sama dengan lebih
kuat di masa depan. Mekanisme itu merupakan pusat pembelajaran dan memori,
tetapi sayangnya, rasa sakit mengaktifkan mekanisme yang sama. Rentetan
rangsangan nyeri mempotensiasi sel-sel responsif terhadap rasa sakit sehingga
mereka merespon lebih kuat terhadap rangsangan serupa di masa depan (Ikeda et al.,
2006; Seal et al., 2009; Walters, 2009). Akibatnya, otak belajar bagaimana
merasakan sakit, dan menjadi lebih baik dalam hal itu. Pada hewan laboratorium,
dosis obat opiat yang sangat tinggi dapat membatalkan jenis pembelajaran ini,
mengurangi rasa sakit kronis. Namun, memberikan opiat sebanyak itu kepada
manusia akan berisiko (Drdla-Schutting, Benrath, Wunderbaldinger, &
Sandkühler, 2012).
Oleh karena itu, untuk mencegah nyeri kronis, ada baiknya membatasi nyeri sejak awal. Misalkan Anda akan menjalani operasi besar. Pendekatan mana yang terbaik?
- Mulai minum morfin sebelum operasi.
- Mulailah morfin segera setelah bangun dari operasi.
- Tunda morfin selama mungkin dan minumlah sedikit mungkin.
Mungkin
mengejutkan, penelitian mendukung jawaban 1: Mulai morfin sebelum operasi
(Coderre, Katz, Vaccarino, & Melzack, 1993). Membiarkan pesan nyeri
membombardir otak selama dan setelah operasi meningkatkan sensitivitas saraf
nyeri dan reseptornya (Malmberg, Chen, Tonagawa, & Basbaum, 1997). Orang
yang mulai menggunakan morfin sebelum operasi membutuhkan lebih sedikit
setelahnya.
Gatal
Jalur sumsum tulang belakang
tertentu menyampaikan sensasi gatal (Andrew & Craig, 2001). Beberapa
aksonnya merespon gatal histamin dan beberapa gatal cowhage. Akson gatal
mengaktifkan neuron tertentu di sumsum tulang belakang yang menghasilkan bahan
kimia yang disebut peptida pelepas
gastrin. Memblokir peptida tersebut telah terbukti mengurangi goresan pada
tikus tanpa mempengaruhi respons mereka terhadap rasa sakit (Sun & Chen, 2007).
Jalur gatal lambat untuk merespon,
dan ketika mereka melakukannya, akson mengirimkan impuls pada kecepatan yang
sangat lambat hanya setengah meter per detik. Pada tingkat itu, potensi aksi
dari kaki Anda membutuhkan 3 atau 4 detik untuk mencapai kepala Anda. Bayangkan
penundaan untuk jerapah atau gajah. Anda dapat mencoba menggosokkan sedikit
amplas atau daun kasar ke pergelangan kaki Anda. Catat seberapa cepat Anda
merasakan sensasi sentuhan dan seberapa lambat Anda merasakan gatal.
Gatal berguna karena mengarahkan Anda untuk menggaruk area yang gatal dan menghilangkan apa pun yang mengiritasi kulit Anda. Menggaruk kuat menghasilkan nyeri ringan, dan nyeri menghambat gatal (Davidson, Zhang, Khasabov, Simone, & Giesler, 2009). Opiat, yang mengurangi rasa sakit, meningkatkan rasa gatal (Andrew & Craig, 2001). Morfin dan prosedur lain yang mengurangi rasa sakit cenderung meningkatkan rasa gatal (Y. Liu et al., 2010; Moser & Giesler, 2013). Hubungan penghambatan antara rasa sakit dan gatal ini adalah bukti nyata bahwa gatal bukanlah jenis rasa sakit. Bukti lebih lanjut adalah demonstrasi bahwa memblokir serat gatal tidak mengurangi rasa sakit (Roberson et al., 2013).
INDERA KIMIA
Kebanyakan ahli teori percaya bahwa
sistem sensorik pertama dari hewan paling awal adalah sensitivitas kimia (G. H.
Parker, 1922). Perasaan kimiawi memungkinkan hewan kecil untuk menemukan
makanan, menghindari jenis bahaya tertentu, dan bahkan menemukan pasangan.
Rasa
Penglihatan, pendengaran, dan
sentuhan memberikan informasi yang berguna untuk banyak tujuan, tetapi rasa
berguna hanya untuk satu fungsi, memberi tahu kita apakah akan menelan sesuatu
atau meludahkannya. Kami menyukai rasa manis secara otomatis, bahkan saat masih
bayi (Booth, Higgs, Schneider, & Klinkenberg, 2010). Kami tidak menyukai
rasa asam dan pahit, meskipun kami menerimanya dalam jumlah kecil. Kami
menyukai rasa asin, meskipun orang berbeda-beda dalam seberapa asin mereka
menyukai makanan mereka. Konsentrasi garam yang tinggi juga mulai terasa asam
dan pahit, memicu keengganan (Oka, Butnaru, von Buchholtz, Ryba, & Zuker,
2013).
Rasa dihasilkan dari stimulasi indera pengecap, reseptor di lidah.
Ketika kita berbicara tentang rasa makanan, kita umumnya berarti rasa, yang
merupakan kombinasi dari rasa dan bau. Sementara indra lainnya tetap terpisah
di seluruh korteks, akson pengecap dan penciuman bertemu ke banyak sel yang
sama di area yang disebut korteks endopiriform (W. Fu, Sugai, Yoshimura, &
Onoda, 2004). Konvergensi itu memungkinkan rasa dan bau untuk menggabungkan
pengaruhnya pada pemilihan makanan.
Reseptor Rasa
Reseptor untuk rasa bukanlah neuron
sejati tetapi sel kulit yang dimodifikasi. Seperti neuron, reseptor rasa
memiliki membran yang dapat dirangsang dan melepaskan neurotransmiter untuk merangsang
neuron tetangga, yang pada gilirannya mengirimkan informasi ke otak. Seperti
sel-sel kulit, bagaimanapun, reseptor rasa secara bertahap terkelupas dan
diganti, masing-masing berlangsung sekitar 10 sampai 14 hari (Kinnamon, 1987).
Reseptor pengecap mamalia berada di kuncup pengecap yang terletak di papila pada permukaan lidah (lihat Gambar 6.19). Sebuah papila tertentu dapat berisi hingga 10 atau lebih kuncup pengecap (Arvidson & Friberg, 1980), dan setiap kuncup pengecap mengandung sekitar 50 sel reseptor.
Mekanisme Reseptor Rasa
Reseptor rasa asin itu sederhana.
Ingat bahwa neuron menghasilkan potensial aksi ketika ion natrium melintasi
membrannya. Reseptor rasa asin, yang mendeteksi keberadaan natrium, hanya
mengizinkan ion natrium di lidah untuk melewati membrannya. Bahan kimia yang
mencegah natrium melintasi membran melemahkan rasa asin (DeSimone, Heck,
Mierson, & DeSimone, 1984; Schiffman, Lockhead, & Maes, 1983). Reseptor
asam mendeteksi keberadaan asam (Huang et al., 2006).
Reseptor rasa manis, pahit, dan
umami menyerupai sinapsis metabotropik yang dibahas dalam Bab 2 (He et al.,
2004; Lindemann, 1996). Setelah molekul mengikat salah satu reseptor ini, ia
mengaktifkan protein G yang melepaskan utusan kedua di dalam sel. Masing-masing
reseptor tersebut melepaskan adenosin trifosfat (ATP) sebagai neurotransmitter
(Taruno et al., 2013).
Pengodean Rasa di Otak
Informasi dari reseptor di dua
pertiga anterior lidah berjalan ke otak sepanjang korda timpani, cabang dari
saraf kranial ketujuh (saraf wajah). Informasi pengecapan dari lidah posterior
dan tenggorokan berjalan di sepanjang cabang saraf kranial kesembilan dan
kesepuluh. Menurut Anda apa yang akan terjadi jika seseorang membius chorda
tympani Anda? Anda tidak akan lagi merasakan apa pun di bagian anterior lidah
Anda, tetapi Anda mungkin tidak akan menyadarinya, karena Anda masih akan
mengecap dengan bagian posterior. Namun, kemungkinannya adalah sekitar 40
persen bahwa Anda akan mengalami rasa "hantu", analog dengan
pengalaman anggota tubuh hantu yang dibahas dalam Bab 4 (Yanagisawa, Bartoshuk,
Catalanotto, Karrer, & Kveton, 1998). Artinya, Anda mungkin mengalami rasa
bahkan ketika tidak ada apa pun di lidah Anda. Jelas, masukan dari bagian
anterior dan posterior lidah Anda berinteraksi dengan cara yang kompleks.
Variasi dalam Sensitivitas Rasa
Sensitivitas rasa bervariasi di
antara spesies hewan (Yarmolinsky, Zuker, & Ryba, 2009). Kucing, hyena,
anjing laut, dan singa laut tidak memiliki reseptor rasa manis (Jiang et al.,
2012). Menjadi karnivora (pemakan daging), mereka tidak pernah memilih makanan
mereka dengan rasa manis. Jika Anda melihat kucing menjilat susu, itu akan
mencari protein atau lemaknya, bukan manisnya. Lumba-lumba memiliki sedikit
reseptor rasa dari jenis apa pun (Jiang et al. 2012). Mereka hanya makan ikan,
yang mereka telan utuh, sehingga mereka tidak membutuhkan indera perasa.
Seiring waktu evolusi mereka telah menurunkan produksi reseptor rasa
fungsional.
Masing-masing orang juga berbeda
dalam kepekaan rasa mereka. Demonstrasi yang kadang-kadang digunakan di kelas
laboratorium biologi adalah mencicipi phenylthiocarbamide (PTC) atau 6-n-propylthiouracil (PROP). Kebanyakan
orang menyebut pencicip—rasanya dalam konsentrasi rendah sebagai pahit, tetapi
orang lain—bukan pencicip—gagal
mencicipinya kecuali pada konsentrasi tinggi. Satu gen mengendalikan sebagian
besar varian, meskipun gen lain juga berkontribusi (Kim et al., 2003).
Penciuman
Pertimbangkan juga tahi lalat
berhidung bintang dan tikus air, dua spesies yang mencari makan di sepanjang
dasar kolam dan sungai untuk mencari cacing, kerang, dan invertebrata lainnya.
Kita mungkin berasumsi bahwa penciuman tidak akan berguna di bawah air. Namun,
hewan-hewan ini menghembuskan gelembung udara kecil ke tanah dan kemudian
menghirupnya lagi. Dengan demikian, mereka dapat mengikuti jejak bawah air
dengan cukup baik untuk melacak mangsanya (Catania, 2006).
Reseptor Penciuman
Neuron yang bertanggung jawab untuk
penciuman adalah sel-sel penciuman
yang melapisi epitel penciuman di bagian belakang saluran udara hidung (lihat
Gambar 6.26). Pada mamalia, setiap sel penciuman memiliki silia (dendrit
seperti benang) yang memanjang dari badan sel ke permukaan mukosa saluran
hidung. Reseptor penciuman terletak di silia.
Berapa banyak jenis reseptor
penciuman yang kita miliki? Para peneliti menjawab pertanyaan analog untuk
penglihatan warna pada 1800-an tetapi membutuhkan waktu lebih lama untuk
penciuman. Linda Buck dan Richard Axel (1991) mengidentifikasi keluarga protein
dalam reseptor penciuman, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.27. Seperti
reseptor neurotransmitter metabotropik, masing-masing protein ini melintasi
membran sel tujuh kali dan merespon bahan kimia di luar sel (di sini molekul
bau bukan neurotransmitter) dengan memicu perubahan protein G di dalam sel.
Protein G kemudian memicu aktivitas kimia yang mengarah pada potensial aksi.
Perkiraan terbaik adalah bahwa manusia memiliki beberapa ratus protein reseptor
penciuman, sedangkan tikus dan tikus memiliki sekitar seribu jenis (X. Zhang
& Firestein, 2002). Sejalan dengan itu, tikus membedakan bau yang tampak
sama bagi manusia (Rubin & Katz, 2001).
Pesan ke Otak
Ketika reseptor olfaktorius
dirangsang, aksonnya membawa impuls ke bulbus olfaktorius. Meskipun reseptor sensitif terhadap bahan kimia tertentu tersebar sembarangan
di hidung, akson mereka menemukan jalan mereka ke sel target yang sama di
bulbus olfaktorius, sehingga bahan kimia dengan bau yang sama merangsang daerah
tetangga, dan bahan kimia dengan bau yang berbeda merangsang daerah yang lebih
terpisah. Uchida, Takahashi, Tanifuji, & Mori, 2000). Juga, bau yang
menyenangkan cenderung mengelompok bersama, dan bau yang tidak menyenangkan
bersama-sama (Lapid et al., 2011). Artinya, sel-sel bulbus olfaktorius mengkode
identitas bau.
Perbedaan Individu
Dalam penciuman, seperti hampir
semua hal lainnya, orang berbeda. Rata-rata, wanita mendeteksi bau lebih mudah
daripada pria, dan respons otak terhadap bau lebih kuat pada wanita daripada
pria. Perbedaan tersebut terjadi pada semua usia dan dalam semua budaya yang
telah diuji oleh para peneliti (Doty, Applebaum, Zusho, & Settle, 1985;
Yousem et al., 1999). Selain itu, jika orang berulang kali memperhatikan
beberapa bau samar, wanita dewasa muda secara bertahap menjadi lebih dan lebih
sensitif terhadapnya, sampai mereka dapat mendeteksinya dalam konsentrasi
sepersepuluh dari apa yang mereka bisa pada awalnya (Dalton, Doolittle, &
Breslin, 2002). . Laki-laki, perempuan sebelum pubertas, dan perempuan setelah
menopause tidak menunjukkan efek tersebut, sehingga tampaknya tergantung pada
hormon wanita. Kami hanya bisa berspekulasi tentang mengapa kami mengembangkan
hubungan antara hormon wanita dan kepekaan bau.
Feromon
Indera tambahan penting bagi
kebanyakan mamalia, meskipun kurang penting bagi manusia. Organ vomeronasal (VNO) adalah seperangkat reseptor yang terletak
di dekat, tetapi terpisah dari, reseptor penciuman. Tidak seperti reseptor
penciuman, reseptor VNO hanya merespons feromon,
bahan kimia yang dilepaskan oleh hewan yang memengaruhi perilaku anggota lain
dari spesies yang sama. Misalnya, jika Anda pernah memiliki anjing betina yang
tidak dikebiri, setiap kali dia dalam masa subur (estrus), meskipun Anda
memeliharanya di dalam ruangan, halaman Anda menarik setiap anjing jantan di
lingkungan itu yang bebas berkeliaran.
Setiap reseptor VNO merespon hanya
satu feromon, dalam konsentrasi serendah satu bagian dalam seratus miliar
(Leinders-Zufall et al., 2000). Selanjutnya, reseptor tidak beradaptasi dengan
stimulus berulang. Pernahkah Anda berada di ruangan yang awalnya tampak bau
tetapi tidak beberapa menit kemudian? Reseptor penciuman Anda merespons bau
baru tetapi tidak untuk bau yang berkelanjutan. Reseptor VNO, bagaimanapun,
terus merespons dengan kuat bahkan setelah stimulasi berkepanjangan (Holy,
Dulac, & Meister, 2000).
Pada manusia dewasa, VNO kecil dan
tidak memiliki reseptor (Keverne, 1999; Monti-Bloch, Jennings White, Dolberg,
& Berliner, 1994). Itu vestigial—yaitu, sisa dari masa lalu evolusioner
kita. Namun demikian, bagian dari mukosa penciuman manusia mengandung reseptor
yang menyerupai reseptor feromon spesies lain (Liberles & Buck, 2006;
Rodriguez, Greer, Mok, & Mombaerts, 2000).
Sinestesia
Akhirnya, mari kita pertimbangkan
sesuatu yang bukan satu indra tetapi kombinasi: Sinestesia adalah pengalaman yang dimiliki beberapa orang di mana
stimulasi satu indera membangkitkan persepsi indra itu dan yang lainnya juga.
Misalnya, seseorang mungkin menganggap huruf J berwarna hijau atau mengatakan
bahwa setiap rasa terasa seperti bentuk tertentu di lidah (Barnett et al.,
2008). Dalam kata-kata satu orang, “Bagi saya, rasa daging sapi berwarna biru
tua. Bau almond adalah oranye pucat. Dan ketika saksofon tenor dimainkan,
musiknya terlihat seperti bola ular yang mengambang dan melingkar dari tabung
neon ungu yang menyala” (Day, 2005, hlm. 11).
Berbagai penelitian membuktikan
realitas sinestesia. Orang yang melaporkan sinestesia mengalami peningkatan
jumlah materi abu-abu di area otak tertentu dan mengubah koneksi ke area lain
(Jäncke, Beeli, Eulig, & Hänggi, 2009; Rouw & Scholte, 2007; Weiss
& Fink, 2009). Orang yang melihat warna dalam huruf dan angka memiliki
peningkatan koneksi antara area otak yang merespons warna dan mereka yang
merespons huruf dan angka (Tomson, Narayan, Allen, & Eagleman, 2013).
Mereka juga menunjukkan karakteristik perilaku yang sulit untuk berpura-pura.
Coba temukan 2 di antara 5 di setiap tampilan berikut:
Comments
Post a Comment