Neuron, Potensial, dan Impuls: Struktur, Fungsi, dan Hubungan dalam Sistem Saraf

Neuron, potensial, dan impuls adalah tiga konsep penting dalam memahami bagaimana sistem saraf bekerja. Sistem saraf adalah sistem organ yang terdiri dari sel-sel saraf yang saling terhubung dan berfungsi untuk mengatur dan mengontrol fungsi tubuh dan aktivitas. Sistem saraf dibagi menjadi dua bagian utama, yaitu sistem saraf pusat (SSP) yang meliputi otak dan sumsum tulang belakang, dan sistem saraf tepi (SST) yang meliputi saraf-saraf yang menghubungkan SSP dengan bagian tubuh lainnya. Dalam artikel ini, kita akan membahas struktur dan fungsi neuron, potensial, dan impuls dalam konteks sistem saraf.

Neuron

Neuron adalah sel khusus yang mampu menghantarkan sinyal listrik dari satu tempat ke tempat lain. Neuron memiliki badan sel (soma) yang berisi inti sel dan organel-organel lainnya, serta dua jenis proyeksi sel yang disebut dendrit dan akson. Dendrit adalah proyeksi pendek dan bercabang yang berfungsi untuk menerima sinyal dari neuron lain atau dari reseptor sensorik.

Akson adalah proyeksi panjang dan tipis yang berfungsi untuk mengirim sinyal ke neuron lain atau ke efektor (otot atau kelenjar). Ujung akson bercabang menjadi terminal akson yang memiliki vesikel-vesikel yang berisi zat kimia yang disebut neurotransmiter. Neurotransmiter adalah zat yang dilepaskan oleh terminal akson ke celah sinaptik, yaitu ruang antara ujung akson dengan dendrit atau badan sel neuron lain. Neurotransmiter dapat merangsang atau menghambat aktivitas neuron penerima tergantung pada jenisnya.

Neuron dapat diklasifikasikan berdasarkan bentuk dan peranannya. Berdasarkan bentuknya, neuron dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu neuron multipolar, bipolar, dan unipolar. Neuron multipolar memiliki banyak dendrit dan satu akson, seperti neuron motorik yang mengontrol gerakan otot.

Neuron bipolar memiliki satu dendrit dan satu akson, seperti neuron sensorik penglihatan dan penciuman. Neuron unipolar memiliki satu proyeksi sel yang bercabang menjadi dua, yaitu cabang perifer dan cabang sentral. Cabang perifer berfungsi sebagai dendrit yang menerima sinyal dari reseptor sensorik kulit atau organ dalam, sedangkan cabang sentral berfungsi sebagai akson yang mengirim sinyal ke SSP.

Berdasarkan peranannya, neuron dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu neuron sensorik (aferen), motorik (eferen), dan interneuron. Neuron sensorik adalah neuron yang menghantarkan sinyal dari reseptor sensorik di SST ke SSP. Neuron motorik adalah neuron yang menghantarkan sinyal dari SSP ke efektor di SST. Interneuron adalah neuron yang membentuk hubungan antara neuron sensorik dan motorik di dalam SSP. Interneuron berperan dalam mengintegrasikan informasi sensorik dan motorik serta menghasilkan respons yang sesuai.

Potensial

Potensial adalah perbedaan muatan listrik antara bagian dalam dan luar sel. Potensial ini disebabkan oleh adanya konsentrasi ion-ion tertentu di dalam dan luar sel serta permeabilitas membran sel terhadap ion-ion tersebut. Ion-ion utama yang terlibat dalam potensial sel saraf adalah natrium (Na+), kalium (K+), klorida (Cl-), dan kalsium (Ca2+).

Membran sel saraf memiliki protein-protein tertentu yang berfungsi sebagai saluran ion (channel) atau pompa ion (pump). Saluran ion adalah protein yang membentuk pori-pori di membran sel yang dapat dibuka atau ditutup oleh rangsangan tertentu, seperti perubahan potensial listrik atau ikatan dengan molekul tertentu. Pompa ion adalah protein yang menggunakan energi untuk memindahkan ion-ion melintasi membran sel melawan gradien konsentrasi.

Potensial sel saraf dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu potensial membran, potensial istirahat, dan potensial aksi. Potensial membran adalah potensial listrik yang ada di seluruh membran sel saraf. Potensial membran dapat berubah-ubah tergantung pada aktivitas saluran dan pompa ion. Potensial istirahat adalah potensial membran yang ada pada saat sel saraf tidak menerima atau mengirim sinyal. Potensial istirahat pada sel saraf manusia berkisar antara -40 mV sampai -90 mV, yang berarti bagian dalam sel lebih negatif daripada bagian luar.

Potensial istirahat ini dipertahankan oleh pompa natrium-kalium yang memindahkan 3 ion Na+ keluar sel dan 2 ion K+ masuk sel untuk setiap siklusnya. Potensial aksi adalah perubahan mendadak dan besar pada potensial membran yang terjadi akibat rangsangan yang melebihi ambang batas (threshold). Potensial aksi pada sel saraf manusia berkisar antara +30 mV sampai +50 mV, yang berarti bagian dalam sel lebih positif daripada bagian luar. Potensial aksi ini terjadi karena adanya depolarisasi dan repolarisasi membran sel.

Depolarisasi adalah proses peningkatan potensial membran akibat masuknya ion Na+ ke dalam sel melalui saluran Na+ yang terbuka oleh rangsangan. Depolarisasi akan mencapai puncaknya ketika potensial membran mencapai nilai maksimum positifnya. Repolarisasi adalah proses penurunan potensial membran akibat keluarnya ion K+ dari dalam sel melalui saluran K+ yang terbuka setelah depolarisasi. Repolarisasi akan mencapai nilai minimum negatifnya ketika potensial membran kembali ke nilai potensial istirahat. Potensial aksi memiliki sifat all-or-none, yaitu hanya terjadi jika rangsangan melebihi ambang batas dan memiliki amplitudo yang sama tanpa memperhatikan besarnya rangsangan.

Impuls

Impuls adalah sinyal listrik yang dihasilkan oleh potensial aksi pada neuron. Impuls dapat berjalan sepanjang akson dari badan sel ke terminal akson dengan kecepatan yang bervariasi tergantung pada diameter dan mielinasi akson. Akson yang berdiameter besar dan bermielin (dilapisi oleh sel Schwann atau oligodendrosit) memiliki kecepatan impuls yang lebih tinggi daripada akson yang berdiameter kecil dan tidak bermielin. Mielin berfungsi sebagai isolator listrik yang memungkinkan impuls melompat dari satu nodus Ranvier (celah antara dua sel mielin) ke nodus Ranvier berikutnya tanpa mengalami penurunan amplitudo.

Impuls dapat berpindah dari satu neuron ke neuron lain melalui sinapsis, yaitu pertemuan antara terminal akson dengan dendrit atau badan sel neuron lain. Sinapsis dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu sinapsis kimia dan sinapsis listrik. Sinapsis kimia adalah sinapsis yang menggunakan neurotransmiter sebagai perantara penghantaran impuls. Sinapsis kimia terdiri dari tiga komponen utama, yaitu terminal prasinaptik (ujung akson neuron pengirim), celah sinaptik (ruang antara dua neuron), dan terminal pasinaptik (dendrit atau badan sel neuron penerima). Proses penghantaran impuls melalui sinapsis kimia adalah sebagai berikut:

• Impuls mencapai terminal prasinaptik dan menyebabkan pembukaan saluran Ca2+ voltase-gated (tergantung pada perubahan potensial listrik).
• Ion Ca2+ masuk ke dalam terminal prasinaptik dan menyebabkan fusi vesikel-vesikel yang berisi neurotransmiter dengan membran terminal prasinaptik.
• Neurotransmiter dilepaskan ke celah sinaptik melalui eksositosis (proses pelepasan zat dari dalam sel ke luar sel).
• Neurotransmiter menyebar di celah sinaptik dan berikatan dengan reseptor spesifik pada membran terminal pasinaptik.