2.1 Organ pernapasan pada hewan

Alat respirasi adalah alat atau bagian tubuh tempat 02 dapat berdifusi masuk dan sebaliknya

C02 dapat berdifusi keluar. Alat respirasi pada hewan bervariasi antara hewan yang satu

dengan hewan yang lain, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea, dan paruparu buku,

bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai alat khusus sehingga oksigen

berdifusi langsung dari lingkungan ke dalam tubuh, contohnya pada hewan bersel satu,

porifera, dan coelenterata. Pada ketiga hewan ini oksigen berdifusi dari lingkungan melalui

rongga tubuh.

2.2 Pertukaran Gas dan Pengaturan Respirasi

2.2.1 Pertukaran Gas

Pertukaran Gas O2 Dan CO2

Pertukaran gas antara tubuh hewan dan lingkungannya selalu terjadi pada lingkungan

aquatic maupun terrestrial. Bernafas, baik di udara ataupun di air, masing-masing

mengandung keuntungan dan kerugian.

Bagi hewan yang bernafas yang di air, kerugian yang pertama ialah adanya kenyataan bahwa

dibandingkan dengan udara, molekul air jauh lebih padat dan lebih sulit bergerak atau

mengalir. Molekul aiar kira-kira 1000 kali lebih padat dan 60 kali lebih sulit mengalir dari

pada udara. Jadi, dibandingkan dengan udara, air jauh lebih sulit mengalir ke organ

pernafasan. Oleh karena itu, untuk mengalirkan air ke organ pernafasannya, hewan aquatic

haris mengeluarkan energy lebih banyak dari pada energy yang digunakan oleh hewan

terrestrial.

Berbeda dari hewan aquatic, hewan yang bernafas di udara memperoleh keuntungan

karena tidak memerlukan banyak energy untuk mengalirkan udara ke dalam organ

pernafasannya. Akan tetapi, hewan yang bernafas di udara harus mengeluarkan energy

tambahan untuk melawan gaya grafitasi.

Keuntungan dan kerugian berikutnya berkaitan dengan adanya perbedaan antara

kandungan oksigen di udara dan air. Kandungan oksigen dalam air jauh lebih rendah dari

pada kandungan oksigen di udara. Kandungan oksigen dalam air adalah 10 ml O2 per liter,

sedangkan kandungan oksigen di udara 200 ml per liter. Jadi, hewan yang bernafas di udara

lebih mudah memperoleh oksigen dari pada hewan akuatik.

Namun, hewan akuatik memperoleh keuntungan lain. Berkaitan dengan tingginya

kelarutan CO2 dalam air, yang mencapai 20-30 kali lebih besar dari pada kelarutannya di

udara. Hal ini menyebabkan hewan akuatik sangat mudah membuang CO2 ke ingkungannya,

dan hampir tidak memiliki masalah yang berkaitan dengan pembuangan CO2. Berkaitan

dengan hal itu, rangsang utama untuk bernafas pada hewan akuatik adalah O2, sedangkan

pada hewan terrestrial, stimulus utama untuk bermafas adalah CO2.

Air mempunyai kapasitas lebih panas dari pada udara. Hal ini berarti bahwa air lebih

efektif untuk mengurangi panas dan suhunya tidak mudah berubah. Keadaan ini sangat

menguntukan bagi hewan yang hidup di air, yang umumnya bersifat ektotermik. Berbeda

dengan air, udara memiliki kapasitas panas yang rendah sehingga suhu udara sangat mudah

berubah.

Pada amfibia, pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 dapat terjadi melalui paru-paru

maupun kulit pada Rana temporaria, pengambilan oksigen melalui paru-paru 3 kali lebih

besar dibandingkan melalui kulit. Pada Rana esculenta, paru-paru dan kulit memainkan peran

yang sama dalam hal pengambilan O2. Pengambilan oksigen terjadi selam hewan bernafas,

yaitu pada fase inspirasi, sedangkan pembunangan CO2 terjadi pada fase ekspirasi. Inspirasi

ialah masuknya udara dari atmosfer ke dalam organ pernafasan, sedangkan ekspirasi adalah

kebalikannya. Pada katak, inspirasi diawali dengan kontraksi otot di dasar mulut, kemudian

rongga muut meluas sehingga terjadi tekanan negative di dalamnya. Selanjutnya, nosetril

tiba-tiba terbuka dan udara pun mengalir masuk melalui nostril.

System respiratori pada burung berupa paru-paru yang di lengkapi dengan sejumlah

kantong udara yang besar dan memiliki membrane tebal. Pada burung, gerakan inspirasi

terjadi karena kontraksi otot-otot respiratori yang mendorong tulang-tulang iga kea rah depan

sehingga menghasilkan gerakan sternum ke depan dan ke bawah. Tulang-tulang iga lainnya

bergerak ke arah lateral dan menyebabkan peningkatan volume rongga tubuh. Pada kondisi

tersebut paru-paru dan katong udara ikut mengembang. Akibatnya, tekanan pada paru-paru

dan kantong udara turun sehingga udara atmosfer masuk ke dalamnya.

Pada mamalia, fase inspirasi merupakan proses aktif yang terjadi karena adanya

kontraksi otot inspiratori (otot diantara tulang-tulang iga dan digfragma). Kontarsi otot

tersebut akan meningkatkan volume rongga dada dan menyebabkan paru-paru mengembang

serta timbul tekanan negative di dalammya, sehingga udra atmosfer pun segera masuk paru-

paru berbeda dengan fase inspirasi yang bersifat aktif, fase ekspirasi merupakan proses pasif.

Ekspirasi terjadi karena adanya relaksasi otot inspiratori dan pengerutan dinding alveoli.

Transpor O2

Transpor oksigen dalam darah terjadi dengan dua cara, yaitu dengan cara sederhana

(terlarut dalam plasma darah ) atau dengan cara diikat oleh pigmen respirasi, yaitu senyawa

khusus yang dapat mengikat dan melepas oksigen secara bolak-balik. Beberapa hewan

invertebrata sederhana mentranspor oksigen dengan cara melarutkannya dalam darah.

Sebenarnya, cara semacam itu tidak efektif, namun masih dapat memenuhi kebutuhan

tersebut karena invertebrata sederhana umumnya memiliki tingkat metabolisme yang tendah.

Hewan yang memiliki tingkat perkembangan labih tinggi biasanya mempunyai

aktifitas metabolisme yang lebih tinggi biasanya mempunyai aktifitas metabolisme yang lebih

tinggi dan ukuran tubuh lebuh besar. Mereka memerlukan oksigen dalam jumlah yang lebih

besar pula. Oleh karena itu, hewan tingkat tinggi memerlukan cara pengangkutan oksigen

yang lebih efektif, yakni dengan bantuan pigmen respirasi.

Pigmen respirasi merupakan protein dalam darah (dalam sel darah atau plasma) yangg

memiliki afinitas/ daya gabung tinggi terhadap oksigen. Pigmen respirasi sangat diperlukan

oleh darah / cairan tubuh untuk meningkatkan kapasitas pengangkutan oksigen. Ada beberapa

macam pigmen respirasi yang dapat ditemukan pada berbagai hewan, seperti yang disajikan

pada tabel 8.1.

Keberadaan pigmen respirasi dalam darah/ cairan tubuh benar-benar dapat

meningkatkan kapasitas pengangkutan oksigen secara bermakna. Sebagai contoh, keberadaan

pigmen hemoglobin dalam darah mamalia dapat meningkatkan kapasitas pengangkutan O2

oleh darah sebesar 20 kali lipat sehingga setiap 100 ml darah dapat membawa 20 ml oksigen.

Tanpa hemoglobin, darah hanya dapat mengangkut oksigen sebanyak 1 ml per 100 ml darah.

Hemoglobin (biasa disingkat Hb) merupakan pigmen respiratori yang paling dikenal,

paling banyak dijumpai, dan cara kerjanya paling efisien. Hb ditemukan dalam darah

manusia, Protozoa, dan kebanyakan filum hewan. Hb tersusun atas senyawa porfirin besi

(hemin) yang berikatan dengan protein globin (lihat gambar 8.2). pada daerah yang memiliki

tekanan/konsentrasi oksigen tinggi, seperti pada permukaan alveoli paru-paru, Hb sangat

mudah berikatan dengan oksigen dan membentuk oksihemoglobin.

Sementara, pada daerah yang memiliki tekanan oksigen rendah atau pH rendah,

oksihemoglobin sangat mudah terurai dan memebebaskan oksigen, sesuai dengan reaksi

berukut

Tekanan O2 tinggi

Hb + O2 HbO2

Oksigen akan berikatan dengan hemin, tepatnya pada Fe++ yang terdapat pada pusat

gugus tersebut, dengan suatu ikatan yang longgar/lemah. Harus diingat bahwa proses

pengikatan molekul oksigen pada hemin tersebut bukanlah peristiwa oksidasi, melainkan

penggabungan antara Fe++ pada gugus hemin dan molekul O2.

Penggabungan Hb dan O2 menjadi HbO2 atau proses kebalikannya dipengaruhi oleh

beberapa faktor, antara lain konsentrasi oksigen di lingkungan hewan, seperti telah diuraikan

sebelumnya. Konsentrasi oksigen di suatu lingkungan akan menentukan besarnya tekanan

parsial gas tersebut. Hal ini akan berpengaruh terhadap kejenuhan Hb oleh oksigen.

Kurva pelepasan oksigen Hb untuk memperlihatkan pengaruh pH, Jika Ph turun

afinitas Hb terhadap oksigen berkurang dan lebih mudah melepas oksigen ke jaringan. (efek

Bohr)

Transpor CO2

Pada bagian terdahulu telah dijelaskan bahwa aktivitas metabolisme sel akan

menghasilkan zat sisa, antara lain CO2 dan air. Air yang terbentuk dari peoses tersebut

dinamakan air metabolik. Keberadaan air metabolik di dalam tubuh tidak menimbulkan

masalah yang rumit karena masih dapat dimanfaatkan oleh sel tubuh. Namun, keberadaan

CO2 dapat menimbulkan gangguan fisiologis yang penting. CO2 sangat mudah berikatan

dengan air membentuk asam karbonat yang meiliki kekuatan untuk menciptakan kondisi

asam. Oleh karena itu, CO2 yang terbentuk di jaringan harus segera diangkut dan dikeluarkan

dari tubuh.

Reaksi antara CO2 dan air terjadi melalui persamaan reaksi berikut.

CO2 + H2O H2CO3

Reaksi pembentukan asam karbonat dapat terjadi dalam cairan jaringan/ruang

ekstrasel, plasma, maupun di dalam sel darah merah. Pembentukan asm karbonat (H2CO3)

yang terjadi da dalam sel darah merah berlangsung sangat cepat (disebut reaksi cepat) karena

di dalamnya terdapat enzim kaobonat anhidrase yang berperan sebagai katalis.

Darah mengangkut CO2 dalam beberapa bentuk, yaitu sebagai senyawa karbamino

(ikatan antara CO2 dan Hb), CO2 terlarut dalam plasma, asam karbonat (H2CO3, hasil reaksi

antara CO2 dan air), ion karbonat (HCO3–) dan senyawa bikarbonat (NaHCO3 dan KHCO3,

bentuk yang paling banyak). H2CO3 merupakan senyawa asam yang labil dan mudah

terionisasi dengan menghasilkan ion H+ dan HCO2–. Akan tetapi, transpor CO2 dalam

bentuk H2CO3 dan HCO3– sering kali menyebabkan terjadinya penurunan pH karena

keduanya bersifat asam. Keadaan jaringan yang asam akan dapat mengganggu kerja enzim

dan aktifitas metabolisme sel.

Oleh karena itu, peluang timbulnya suasana asam harus dihindarkan dengan cra

membentuk senyawa yang bersifat sedikit basa (senyawa bikarbonat). Dalam proses tersebut,

ion HCO3–(ion bikarbonat) akan berikatan dengan ion Na+ atau K+ yang banyak terdapat

dalam jaringan, membentuk NaHCO3 dan KHCO3 (senyawa bikarbonat).

Pengangkutan CO2 dalam bentuk senyawa bikarbonat merupakan cara untuk

mempertahankan keseimbangan pH. Mekanisme mempertahankan pH dengan cara seperti itu

dinamakan mekanisme buffering mempertahankan keseimbangan pH merupakan tugas

tambahan bagi sistem respirasi, di luar tugas utamanya untuk mentranspor O2 dan CO2.

Sistem respirasi juga memiliki fungsi lain, yaitu menjaga keseimbangan elektrik

dalam darah, yang dilaksanakan melaui mekanisme HCO3/Cl–transporter atau chloride shift

atau pertukaran HCO3/Cl–. Chloride shift mekanisme untuk menjaga keseimbangan elektrik

antara plasma darah dan sel darah merah, dengan mengatur perpindahan ion Cl– ke arah

tertentu (ke dalam atau luar sel), sebagai imbangan bagi perpindahan ion HCO3– ke arah

yang berlawanan dengan arah yang ditempuh ion Cl–.

Keterangan :

HCO3– atau Cl– transporter (Choride shift)

Mekanisme bufering menjaga homoestatis Ph

Bagan mekanisme buffer dan HCO3– atau Cl– transporter

2.2.2 Pengaturan pernapasan

Respirasi pada hewan merupakan proses yang diatur oleh saraf untuk mencukupi kebutuhan

akan oksigen dan membuang CO2 secara efektif. Pengaturan respirasi dapat berlangsung

secara kimiawi maupun saratif (lihat gambar 8.5). pada dasarnya, pengaturan tersebut

dimasudkan untuk menjaga keseimbangan kadar oksigen dan karbon dioksida dalam tubuh.

Hal ini penting karena kekurangan oksigen maupum kelebihan karbondioksida dalam

darah/cairan tubuh akan mengganggu proses fisiologis secara keseluruhan.

Pengendalian kadar atau tekanan CO2 dalam darah

Kita dapat memahami bahwa pada saat kadar karbondioksida meningkat (misalnya

selama aktif melakukan kegiatan), kemoreseptor di medula (pusat respirasi) terangsang. Hal

ini menyebabkna impuls saraf dijalarkan di sepanjang serabut eferen ke organ efektor (otot

dada, jantung, dan pembuluh darah). Impuls yang sampai pada organ efektor tersebut

menimbulkan proses kompleks yang menyebabkan peningkatan laju ventilasi dan pelepasan

CO2. Impuls yang sampai ke jantung dan pembuluh darah pada jaringan yang mengalami

penimbunan CO2 akan mendorong timbulnya respons yang akan mempermudah pelepasan

CO2 dari tubuh, sekaligus meningkatkan pemasukan oksigen ke dalam tubuh.

Pengaturan respirasi secara kimiawi pada hewan terestrial lebih banyak dirangsang

oleh adanya peningkatan kadar CO2 dalam darah dari pada oleh penurunan kadar oksigen.

Pengaturan respirasi secara sarafi dilakukan oleh sekelompok sel saraf pada pons varolli dan

medula oblongata. Pada pons bagian atas terdapat pneumotaxic center, yaitu pusat

pernapasan yang berfungsi sebagai pengatur kerja pusat saraf yang lebih rendah, yang

terdapat di medula oblongata. Pusat saraf yang lebih rendah tersebut ialah pusat inspiratori

dan pusat ekspiratori, yang mengendalikan inspirasi dan ekspirasi yang dilakukan hewan.

Selain ketiga pusat tersebut, pengaturan respirasi juga dilakukan oleh strech receptor

(reseptor regangan) dan saraf vagus, yang membawa rangsang dari organ pernapasan ke

pusat ekapiratori. Strech receptor yaitu reseptor yang terdapat pada bronkhus dan jaringan

paru-paru, berfungsi untuk memantau keadaan paru-paru meregang maksimal (saat inspirasi).

Kemoresptor yang peka terhadap CO2 juga ditemukan pada badan karotid dan aorta.

Reseptor di bagian ini memantau kadar CO2 secara langsung, tetapi peranannya tidak sebesar

peran eseptor sejenis yang terdapat di medula oblongata. Hal ini berarti bahwa sekalipun

saraf yang menghubungkan bagian tersebut dengan otak diputuskan, respons untuk

menurunkan kadar CO2 akan tetap terselenggara. Sebagian reseptor di badan karoid dan

aortik juga merespons penurunan kadar oksigen (pO2)

Hal ini terpenting yang harus diatur dan berkaitan langsung dengan pengendalian

homeostasis kadar/tekanan O2 dan CO2 adalah kedalaman dan laju pernapasan. Faktor yang

paling menentukaaan kedalaman dan laju pernapasan ialah konsentrasi karbondioksida, yang

biasanya dinyatakan dengan PCO2. Perubahan pCO2 akan dipantau oleh kemoreseptor yang

terdapat di pusta respiratori di medula. Pusat respiratori tersebut sebenarnya merespons

penurunan pH (peningkatan keasaman) cairan serebrospinal. Peningkatan keasaman pada

cairan tersebut merupakan cermin yang tepat bagi adanya peningkatan pCO2 di arteri.

Peningkatan pCO2 di arteri akan menjadi sumber rangsang bagi dimulainya proses

pembuangan CO2.

Pembuangan CO2 dan pemasokan oksigen harus sesuai dengan kebutuhan tubuh

hewan, yang dari waktu ke waktu dapat sangat bervariasi. Pada saat laju metabolisme

meningkat, kebutuhan oksigen dan pembentukan karbondioksida juga meningkat. Apabila

saat tersebut darah tidak mengandung cukup oksigen untuk memenuhi kebutuhannya, hewan

akan mengalami kondisi hipoksa atau bahkan asfiksia (keadaan tidak terdapat oksigen dalam

jaringan tubuh). Sebaliknya, apabila kadar oksigen dalam sel/tubuh terlalu tinggi, dapar

terjadi oksidasi yang tidak diharapkan, yang dapat mengakibatkan kehancuran sel-sel tubuh.

Pasokan oksigen yang tidak memadai npada umumnya berkaitan erat dengan adanya

timbunan karbondioksida. Sementara itu, tumbunan karbondioksida dalam tubuh dapat

meninbulkan berbagai gangguan yang tidak diinginkan, antara lain gangguan metabolisme

seperti telah diuraikan sebelumnya.

2.3 Mekanisme pernapasan pada vertebrata dan avertebrata

2.3.1 Mekanisme pernapsan pada vertebrata

1 Sistem Respirasi Pada Ikan

Ikan bernapas pada insang yang terdapat di sisi kanan dan kiri kepala (kecuali ikan

Dipnoi yang bernapas dengan paru-paru). Selain berfungsi sebagai alat pernapasan, insang

juga berfungsi sebagai alat ekskresi dan transportasi garam-garam. Oksigen dalam air akan

berdifusi ke dalam sel-sel insang. Darah di dalam pembuluh darah pada insang mengikat

oksigen dan membawanya beredar ke seluruh jaringan tubuh, darah akan melepaskan dan

mengikat karbondioksida serta membawanya ke insang. Dari insang, karbondioksida keluar

dari tubuh ke air secara difusi.

Insang (branchia) akan tersusun atas bagian-bagian berikut ini:

a. Tutup insang (operculum). Hanya terdapat pada ikan bertulang sejati, sedangkan pada ikan

bertulang rawan, tidak terdapat tutup insang. Operculum berfungsi melindungi bagian kepala

dan mengatur mekanisme aliran air sewaktu bernapas,

b. Membrane brankiostega (selaput tipis di tepi operculum), berfungsi sebagai katup pada

waktu air masuk ke dalam rongga mulut,

c. Lengkung insang (arkus brankialis), sebagai tempat melekatnya tulang tapis insang dan

daun insang, mempunyai banyak saluran-saluran darah dan saluran syaraf,

d. Tulang tapis insang, berfungsi dalam sistem pencernaan untuk mencegah keluarnya

organisme makanan melalui celah insang,

e. Daun insang, berfungsi dalam sistem pernapasan dan peredaran darah, tempat terjadinya

pertukaran gas O2 dengan CO2,

f. Lembaran (filamen) insang (holobran kialis) berwarna kemerahan,

g. Saringan insang (tapis insang) berfungsi untuk menjaga agar tidak ada benda asing yang

masuk ke dalam rongga insang.

Insang berbentuk lembaran-lembaran tipis berwarna merah muda dan selalu lembab.

Bagian terluar dari insang berhubungan dengan air, sedangkan bagian dalam berhubungan

erat dengan kapiler-kapiler darah. Tiap lembaran insang terdiri dari sepasang filamen, dan

tiap filamen mengandung banyak lapisan tipis (lamela). Pada filamen terdapat pembuluh

darah yang memiliki banyak kapiler sehingga memungkinkan O2 berdifusi masuk dan CO2

berdifusi keluar. Insang pada ikan bertulang sejati ditutupi oleh tutup insang yang disebut

operculum, sedangkan insang pada ikan bertulang rawan tidak ditutupi oleh operculum.

Insang tidak saja berfungsi sebagai alat pernapasan tetapi dapat pula berfungsi sebagai

alat ekskresi garam-garam, penyaring makanan, alat pertukaran ion, dan osmoregulator.

Beberapa jenis ikan mempunyai labirin yang merupakan perluasan ke atas dari insang dan

membentuk lipatan-lipatan sehingga merupakan rongga-rongga tidak teratur. Labirin ini

berfungsi menyimpan cadangan O2 sehingga ikan tahan pada kondisi yang kekurangan O2.

Contoh ikan yang mempunyai labirin adalah ikan gabus dan ikan lele. Untuk menyimpan

cadangan O2, selain dengan labirin, ikan mempunyai gelembung renang yang terletak di

dekat punggung.

Mekanisme pernapasan pada ikan

Mekanisme pernapasan pada ikan diatur oleh mulut dan tutup insang. Pada waktu

tutup insang mengembang, membran brankiostega menempel rapat pada tubuh, sehingga air

masuk lewat mulut. Sebaliknya jika mulut ditutup, tutup insang mengempis, rongga faring

menyempit, dan membran brankiostega melonggar sehingga air keluar melalui celah dari

tutup insang. Air dengan oksigen yang larut di dalamnya membasahi filamen insang yang

penuh kapiler darah dan karbon dioksida ikut keluar dari tubuh bersama air melalu celah

tutup insang. Ikan juga mempuyai gelembung renang yang berfungsi untuk menyimpan

oksigen dan membantu gerakan ikan naik turun.

Pada beberapa jenis ikan, misalnya gabus, lele atau gurami, rongga insangnya

mempunyai perluasan ke atas yang berupa lipatan-lipatan tidak teratur yang disebut labirin.

Rongga labirin berfungsi menyimpan udara sehingga jenis ikan tersebut dapat hidup di air

kotor dan kekurangan oksigen.

Selain dimiliki oleh ikan, insang juga dimiliki oleh katak pada fase berudu, yaitu

insang luar. Hewan yang memiliki insang luar sepanjang hidupnya adalah salamander.

Hal-hal yang berkaitan dengan sistem pernapasan ialah perairan harus mengandung

O2 cukup banyak bila perairan kurang O2, ikan akan menuju ke permukaan, ke tempat

pemasukkan air dan menuju tempat air yang berarus. Selain itu daun insang harus dalam

keadaan lembab.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan ikan akan O2 antara lain :

1. Ukuran dan umur (standia hidup) : ikan-ikan kecil membutuhkan lebih banyak O2,

2. Aktivitas ikan : yang aktif berenang perlu lebih banyak O2,

3. Jenis kelamin : ikan betina membutuhkan lebih banyak O2.

2. Sistem Respirasi pada Burung

Alat pernapasan pada burung adalah paru-paru. Ukuran paru-paru relativ kecil dibandingkan

ukuran tubuh burung. Paru-paru burung terbentuk oleh bronkus primer, bronkus sekunder,

dan pembuluh bronkiolus. Bronkus primer berhubungan dengan mesobronkus. Mesobronkus

merupakan bronkiolus terbesar. Mesobronkus bercabang menjadi dua set bronkus sekunder

arterior dan posterior yang disebut ventrobronkus dan dorsobronkus dihubungkan oleh

parobronkus. Paru-paru burung memiliki ±1000 buah parabronkus yang bergaris tengah ±0,5

mm. Paru-paru burung memiliki perluasan yang disebut kantong udara yang mengisi daerah

selangka dada atas, dada bawah, daerah perut, daerah tulang humerus dan daerah leher.

Berturut-turut dari luar ke dalam. Susunan alat pernapasan burung adalah sebagai berikut:

a. Lubang hidung,

b. Celah tekak pada dasar faring, berhubungan dengan trakea,

c. Trakea, berupa pipa dengan penebalan tulang rawan berbentuk cincin yang tersusun di

sepanjang trakea,

d. Siring (alat suara), terletak di bagian bawah trakea. Dalam siring terdapat otot

sternotrakealis yang menghubungkan tulang dada dan trakea, serta berfungsi untuk

menimbulkan suara. Selain itu terdapat juga otot siringialis yang menghubungkan siring

dengan dinding trakea sebelah dalam. Dalam rongga siring terdapat selaput yang mudah

bergetar. Getaran selaput suara tergantung besar kecilnya ruangan siring yang diatur oleh otot

sternotrakealis dan otot siringalis,

e. Bifurkasi trakea, yaitu percabangan trakea menjadi dua bronkus kanan dan kiri,

f. Bronkus (cabang trakea) terletak di antara siring dan paru-paru,

g. Paru-paru dengan selaput pembungkus paru-paru yang disebut pleura.

Pada burung, tempat berdifusinya gas pernapasan hanya terjadi di paru-paru. Paru-

paru burung berjumlah sepasang dan terletak dalam rongga dada yang dilindungi oleh tulang

rusuk.

Mekanisme Pernapasan Pada Burung

Paru-paru burung berhubungan dengan kantong udara melalui perantaraan bronkus

rekurens. Selain berfungsi sebagai alat bantu pernapasan saat terbang, kantong udara juga

membantu memperbesar ruang siring sehingga dapat memperkeras suara. Kantong udara juga

berfungsi mencegah hilangnya panas dengan menyelubungi alat-alat dalam untuk mencegah

kedinginan dan mengubah massa jenis tubuh pada burung-burung perenang.

Perubahan massa jenis terjadi dengan cara memperbesar atau memperkecil kantong

udara. Kantong udara terdapat pada pangkal leher (servikal), ruang dada bagian depan (toraks

anterior), antar tulang selangka (korakoid), ruang dada bagian belakang (toraks posterior),

rongga perut (saccus abdominalis), ketiak (saccus axillaris).

Jalur pernapasan pada burung berawal di lubang hidung. Pada tempat ini, udara

masuk kemudian diteruskan pada celah tekak yang terdapat pada dasar faring yang

menghubungkan trakea. Trakeanya panjang berupa pipa bertulang rawan yang berbentuk

cincin, dan bagian akhir trakea bercabang menjadi dua bagian, yaitu bronkus kanan dan

bronkus kiri. Dalam bronkus pada pangkal trakea terdapat sirink (alat suara yang terletak

pada bagian bawah trakea) yang pada bagian dalamnya terdapat lipatan-lipatan berupa

selaput yang dapat bergetar. Bergetarnya selaput itu menimbulkan suara. Bronkus bercabang

lagi menjadi mesobronkus yang merupakan bronkus sekunder dan dapat dibedakan menjadi

ventrobronkus (di bagian ventral) dan dorsobronkus (di bagian dorsal). Ventrobronkus

dihubungkan dengan dorsobronkus, oleh banyak parabronkus (100 atau lebih). .

Parabronkus berupa tabung- tabung kecil. Di parabronkus bermuara banyak kapiler

sehingga memungkinkan udara berdifusi. Selain paru-paru, burung memiliki 8 atau 9

perluasan paru-paru atau pundi-pundi hawa (sakus pneumatikus) yang menyebar sampai ke

perut, leher, dan sayap. Pundi-pundi hawa berhubungan dengan paru-paru dan berselaput

tipis. Di pundi-pundi hawa tidak terjadi difusi gas pernapasan, pundi-pundi hawa hanya

berfungsi sebagai penyimpan cadangan oksigen dan meringankan tubuh. Karena adanya

pundi-pundi hawa maka pernapasan pada burung menjadi efisien. .

Udara pada pundi-pundi hawa dimanfaatkan hanya pada saat udara (O2) di paru-paru

berkurang, yakni saat burung sedang mengepakkan sayapnya. Saat sayap mengepak atau

diangkat ke atas maka kantung hawa di tulang korakoid terjepit sehingga oksigen pada

tempat itu masuk ke paru-paru. Sebaliknya, ekspirasi terjadi apabila otot interkostal relaksasi

maka tulang rusuk dan tulang dada kembali ke posisi semula, sehingga rongga dada mengecil

dan tekanan menjadi lebih besar dari tekanan di udara luar akibatnya udara dari paru-paru

yang kaya karbondioksida keluar. Bersamaan dengan mengecilnya rongga dada, udara dari

kantung hawa masuk ke paru-paru dan terjadi pelepasan oksigen dalam pembuluh kapiler di

paru-paru. Jadi, pelepasan oksigen di paru-paru dapat terjadi pada saat ekspirasi maupun

inspirasi. .

Selain itu, pada waktu burung tidak terbang, pernapasan terjadi karena gerakan tulang

dada sehingga tulang-tulang rusuk bergerak ke muka dan ke arah bawah. Akibatnya, rongga

dada membesar dan paru-paru akan mengempis sehingga udara dari kantong udara kembali

ke paru-paru. Jadi, udara segar mengalir melalui parabronkus pada waktu inspirasi dan

ekspirasi sehingga fungsi paru-paru burung lebih efisien daripada paru-paru mamalia.

Kecepatan respirasi pada berbagai hewan berbeda bergantung dari berbagai hal, antara lain,

aktifitas, kesehatan, dan bobot tubuh

3. sistem respirasi pada amphibi

Pada katak, oksigen berdifusi lewat selaput rongga mulut, kulit, dan paru-paru.

Kecuali pada fase berudu bernapas dengan insang karena hidupnya di air. Selaput rongga

mulut dapat berfungsi sebagai alat pernapasan karma tipis dan banyak terdapat kapiler yang

bermuara di tempat itu. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan faring, Iubang hidung

terbuka dan glotis tertutup sehingga udara berada di rongga mulut dan berdifusi masuk

melalui selaput rongga mulut yang tipis. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut, katak

bernapas pula dengan kulit, ini dimungkinkan karma kulitnya selalu dalam keadaan basah

dan mengandung banyak kapiler sehingga gas pernapasan mudah berdifusi. Oksigen yang

masuk lewat kulit akan melewati vena kulit (vena kutanea) kemudian dibawa ke jantung

untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbon dioksida dari jaringan akan di bawa ke

jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan paru-paru lewat arteri kulit pare-paru (arteri pulmo

kutanea). Dengan demikian pertukaran oksigen dan karbon dioksida dapat terjadi di kulit.

Selain bernapas dengan selaput rongga mulut dan kulit, katak bernapas juga dengan

paru-paru walaupun paru-parunya belum sebaik paru-paru mamalia. Katak mempunyai

sepasang paru-paru yang berbentuk gelembung tempat bermuaranya kapiler darah.

Permukaan paru-paru diperbesar oleh adanya bentuk- bentuk seperti kantung sehingga gas

pernapasan dapat berdifusi. Paru-paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh bronkus yang

pendek.

Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat

mulut tertutup. Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput

rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembung-gelembung di paru-paru. Mekanisme

inspirasi adalah sebagai berikut. Otot Sternohioideus berkonstraksi sehingga rongga mulut

membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane.

Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan otot geniohioideus berkontraksi

sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke

paru-paru lewat celah-celah. Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh

darah yang berada dalam kapiler dinding paru-paru dan sebaliknya, karbon dioksida

dilepaskan ke lingkungan. Mekanisme ekspirasi adalah sebagai berikut. Otot-otot perut dan

sternohioideus berkontraksi sehingga udara dalam paru-paru tertekan keluar dan masuk ke

dalam rongga mulut. Celah tekak menutup dan sebaliknya koane membuka. Bersamaan

dengan itu, otot rahang bawah berkontraksi yang juga diikuti dengan berkontraksinya

geniohioideus sehingga rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut maka

udara yang kaya karbondioksida keluar

4. Respirasi reptil

Paru-paru reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tulang rusuk. Paru-paru

reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar

permukaan pertukaran gas. Pada reptilia pertukaran gas tidak efektif.

Pada kadal, kura-kura, dan buaya paru-paru lebih kompleks, dengan beberapa belahanbelahan

yang membuat paru-parunya bertekstur seperti spon. Paru-paru pada beberapa jenis kadal

misalnya bunglon Afrika mempunyai pundi-pundi hawa cadangan yang memungkinkan

hewan tersebut melayang di udara.

2.3.3 mekanisme respirasi pada invertebrata

1. respirasi serangga

Proses respirasi pada serangga, sama dengan pada organisme lain, merupakan proses

pengambilan oksigen (O2), untuk diproses dalam mitokhondria. Baik serangga terestrial

maupun akuatik membutuhkan O2 dan membuang CO2, namun pada keduanya terdapat

perbedaan jelas: di udara terdapat kl. 20% oksigen, sedang di air 10%. Oleh karenanya

kecepatan diffusinya juga berbeda, di air 3 x 106 lebih kecil daripada kecepatan diffusi O2 di

udara.

Sistem pernafasan pada serangga mengenal dua sistem, yaitu sistem terbuka dan

sistem tertutup. Digunakan alat atau organ yang disebut spirakulum (spiracle), juga tabung-

tabung trakhea dan trakheola. Tekanan total dari udara sebenarnya merupakan jumlah

tekanan gas N2, O2, CO2 dan gas-gas lain. O2 sendiri masuk ke dalam jaringan dengan satu

proses tunggal yaitu adanya tekanan udara dalam jaringan. Tekanan O2 dengan demikian

harus lebih besar daripada tekanan udara dalam jaringan, sebaliknya tekanan CO2 dalam

jaringan harus lebih besar dibanding yang ada di udara.

Pada umumnya serangga akuatik kecil luas permukaan tubuhnya lebih besar daripada

volumenya, sehingga diffusi O2 dapat berjalan dengan baik berhubung luas permukaan yang

cukup untuk akomodasi aliran O2 dari luar tubuh.

Sebaliknya pada serangga yang ukurannya lebih besar, harus dibantu dengan

menggunakan kantung udara (air-sacs), yang mengumpulkan udara dengan mekanisme

kontraksi, yang harus didukung oleh suatu sistem pemanfaatan energi. Contohnya pada

beberapa jenis belalang yang mampu hidup di dalam air.

Sistem respirasi terbuka banyak digunakan oleh serangga-serangga darat dan

beberapa jenis serangga air, sedang sistem tertutup digunakan oleh serangga air, yang tidak

menggunakan spirakulum, antara lain untuk mencegah supaya jangan terjadi

evapotranspirasi.

Pada kepik air (Belastomatidae) digunakan apa yang disebut “insang fisis” atau

physical gill digunakan untuk mengumpulkan gelembung, dan jaringan mengambil O2 dari

dalam gelembung-gelembung udara yang disimpan. Jika tekanan parsial O2 menurun,

tekanan udara di dalam air menjadi lebih besar, akan ada gerakan udara dari dalam air ke

dalam tubuh serangga, sehingga terkumpullah gelembung-gelembung udara. Apabila di

dalam gelembung udara yang disaring tersebut sudah terkandung terlalu banyak N2, maka

serangga akan muncul ke permukaan dan membuka mulut.

Sebaliknya terdapat juga serangga yang mampu tinggal lama di dalam air dengan

bantuan suatu organ yang disebut plastron, suatu filamen udara. Dengan alat ini maka CO2

yang terbentuk dibuang, dan O2 yang terlarut diambil langsung. Bangunan ini sering juga

disebut sebagai insang fisis khusus (special physical gill). Karenanya serangga mampu

bertahan di dalam air dalam jangka waktu yang lebih lama. Serangga air juga ada yang

memanfaatkan insang trakheal (tracheal gill). (M. Abercrombie, 1993)

Jika otot perut belalang berkontraksi maka trakea mexrupih sehingga udara kaya CO2

keluar. Sebaliknya, jika otot perut belalang berelaksasi maka trakea kembali pada volume

semula sehingga tekanan udara menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan di luar sebagai

akibatnya udara di luar yang kaya O2 masuk ke trakea.

Sistem trakea berfungsi mengangkut O2 dan mengedarkannya ke seluruh tubuh, dan

sebaliknya mengangkut CO2 basil respirasi untuk dikeluarkan dari tubuh. Dengan demikian,

darah pada serangga hanya berfungsi mengangkut sari makanan dan bukan untuk

mengangkut gas pernapasan..

Di bagian ujung trakeolus terdapat cairan sehingga udara mudah berdifusi ke jaringan.

Pada serangga air seperti jentik nyamuk udara diperoleh dengan menjulurkan tabung

pernapasan ke perxnukaan air untuk mengambil udara.

Serangga air tertentu mempunyai gelembung udara sehingga dapat menyelam di air

dalam waktu lama. Misalnya, kepik Notonecta sp. mempunyai gelembung udara di organ

yang menyerupai rambut pada permukaan ventral. Selama menyelam, O2 dalam gelembung

dipindahkan melalui sistem trakea ke sel-sel pernapasan.

Selain itu, ada pula serangga yang mempunyai insang trakea yang berfungsi menyerap

udara dari air, atau pengambilan udara melalui cabang-cabang halus serupa insang.

Selanjutnya dari cabang halus ini oksigen diedarkan melalui pembuluh trakea.

Filum Protozoa

Respirasi dengan cara aerob atau anaerob. Pada respirasi aerob terjadi oksidasi dengan

O2 yang masuk dalam tubuh dengan cara difusi dan osmosis melalui seluruh permukaan

tubuh, sedang pada anaerob terjadi pembongkaran zat yang kompleks menjadi zat yang

sederhana dengan menggunakan enzim-enzim tanpa memerlukan oksigen. Hasil kedua

peristiwa itu akan sama yakni dihasilkan energi dan zat sisa-sisa yang akan ditampung dalam

vakuola kontraktil sebagai zat ekskresi.

Filum Porifera (Hewan Spons)

Sebetulnya spons tidak mempunyai alat atau organ pernafasan khusus, kendati

demikian mereka dalam hal respirasi bersifat aerobik. Dalam hal ini yang bertugas

menangkap/mendifusikan oksigen yang terlarut di dalam air medianya bila di jajaran luar

adalah sel-sel epidermis (sel-sel pinakosit), sedangkan pada jajaran dalam yang bertugas

adalah sel-sel leher (khoanosit) selanjutnya oksigen yang telah berdifusi ke dalam kedua jenis

sel tersebut diedarkan ke seluruh tubuh oleh amoebosit. Berhubung hewan spons bersifat sesil

artinya tidak mengadakan perpindahan tempat sedangkan hidupnya sepenuhnya tergantung

akan kaya tidaknnya kandungan material (oksigen, partikel makanan) dari air yang

merupakan medianya, maka ketika Porifera masih dalam fase larva yang sanggup

mengadakan pergerakan yaitu berenang-renang mengenbara kian kemari dengan bulu-bulu

getarnya, ia akan memilih tempat yang strategis dalam arti yang kaya akan kandungan

material yang dibutuhkan untuk kepentingan hidup.

Bila air yang merupakan media hidupnya itu mengalami penyusutan kandungan

oksigennya, maka hal ini akan mempengaruhi kehidupan Porifera yang bersangkutan, artinya

tubuhnya juga akan mengalami penyusutan sehingga menjadi kecil dan bila kekurangan

sampai melampaui batas toleransinya maka Poriferanya akan mati.

Filum Coelenterata (Hewan Berongga)

Hewan Hydra “pertukaran gas pada hydra terjadi secara langsung pada permukaan

tubuhnya. Hal ini karena Hydra tidak mempunyai organ khusus untuk pernafasan,

pembuangan hasil ekskresi, dan juga tidak mempunyai darah serta sistem peredaran darah.

Semua organ-organ itu bagi Hydra tidak diperlukan, sebab tubuhnya tersusun atas deretan

sel-sel yang sebagian besar masih bebas bersentuhan langsung dengan air yang ada di

sekitarnya. Di samping itu dinding tubuh Hydra merupakan dinding yang tipis, oleh sebab itu

pertukaran gas oksigen dan karbondioksida maupun zat-zat sampah dari bahan nitrogen tidak

menjadi persoalan bagi tubuh Hydra.

Pertukaran zat tersebut berlangsung secara langsung dengan dunia luar secara difusi

dan osmosis melalui membran dari masing-masing sel. Dengan perkataan lain proses

pernafasan maupun pembuangan sisa metabolisme dilakukan secara mandiri oleh masing-

masing sel ynag bersangkutan.

Hewan Scypozoa “seperti halnya hydra, Ubur-ubur ini tidak mempunyai alat respirasi

maupun ekskresi yang khusus. Kedua proses tersebut dilakukan secara langsung melalui

seluruh permukaan tubuhnya. Dalam hal ini sistem saluran air dan sistem saluran

gastrovaskular sangat membantu dalam memperlancar proses respirasi maupun ekskresi.

Gas-gas O2 yang terlarut di dalam air akan masuk secara difusi masuk kedalam

lapisan epidermis maupun gastrodermis tubuh ubur-ubur. Sebaliknya gas-gas O2 yang

dihasilkan dari proses respirasi akan dikeluarkan dari tubuhnya secara difusi. Demikian

halnya dengan zat-zat sampah, terutama yang berupa zat-zat nitrogen sebagai sisa-sisa

metabolisme, akan dibuang secara langsung oleh sel-sel epidermis maupun gastrodermis ke

lingkungan luar tubuh.

Hewan Anthozoa “seperti halnya Coelenterata yang lain, tidak mempunyai alat

khusus untuk pernafasan maupun pembuangan hasil ekskresi. Dalam hal ini pernafasan baik

pemasukan oksigen yang terlarut di dalam air laut, maupun pengeluaran gas karbondioksida

berlangsung secara difusi-osmosis secara langsung melalui semua permukaan tubuhnya.

Yang dimaksud dengan permukaan tubuh ialah baik permukaan epidermis maupun

permukaan gastrodermis yang menghadap kearah liang atau rongga gastrovaskuler. Dalam

hal ini, aliran air yang timbul di dalam saluran gastrovaskuler disebabkan oleh gerak sapu

dari rambut-rambut getar yang berjajar-jajar di bagian dinding stomodeum maupun dinding

gastrovaskular (coelenteron). Gerak rambut getar yang ada pada dinding gastrovaskular

menimbulkan aliran air ke luar. Kedua mekanisme ini sangat membantu dalam hal pertukaran

gas maupun sisa-sisa metabolisme lainnya.

Filum Platyhelminthes

Cacing pipih belum memiliki alat pernafasan khusus. Pengambilan oksigen bagi

anggota yang hidup bebas dilakukan secara difusi melalui permukaan tubuh. Sementara

anggota yang hidup sebagai endoparasit bernafas secara anaerob, artinya respirasi

berlangsung tanpa oksigen. Hal ini terjadi karena cacing endoparasit hidup pada lingkungan

yang kekurangan oksigen.

Filum Nemathelminthes

Cacing Ascaris tidak mempunyai alat respirasi. Respirasi dilakukan secara anaerob.

Energi diperoleh dengan cara mengubah glikogen menjadi CO2 dan asam lemak yang

diekskresikan melalui kutikula. Namun sebenarnya Ascaris dapat mengkonsumsi oksigen

kalau di lingkungannya tersedia. Jika oksigen tersedia, gas itu diambil oleh hemoglobin yang

ada di dalam dinding tubuh dan cairan pseudosoel.

Filum Annelida

Cacing tanah bernapas dengan kulitnya, sebab kulitnya bersifat lembab, tipis, banyak

mengandung kapiler-kapiler darah.

Filum Mollusca

Sebagian besar Mollusca organ respirasinya adalah insang. Insang diadaptasikan

untuk pertukaran gas oksigen dan kabondioksida dalam air melalui permukaan insang yang

luas dan berbentuk membran yang tipis. Pada Mollusca, insang disebut juga ktinidium

(Yunani : kteis; sebuah sisir). Ktenidia terdiri atas sebuah filamen (= lamela) yang ditutupi

silia. Gerakan silia menyebabkan air melintasi permukaan filamen, oksigen berdifusi

melintasi membran menuju ke darah, dan karbondioksida berdifusi keluar. Pada beberapa

Mollusca seperti remis dan bivalvia lain, silia pada insang juga berperan menyaring partikel

makanan, kemudian mengirimnya ke mulut dalam bentuk benang lendir. Setelah insang

aliran air biasanya menuju anus dan saluran keluar ginjal sambil membawa bahan yang akan

dibuang. Pada beberapa Mollusca, air masuk melalui incurent siphon dan keluar melalui

excurent siphon. Sebelum mencapai insang aliran air yang masuk dideteksi oleh organ

sensorik (osphradium) yang dapat berfungsi mendeteksi endapan lumpur, makanan atau

predator.

Beberapa Mollusca yang tidak memiliki insang, maka pertukaran gas respirasi terjadi

secara langsung melalui permukaan mantel. Keong memiliki kemampuan adaptasi intuk

kehidupan darat yaitu dengan hilangnya insang, maka mantel yang dimilikinya dimodifikasi

menjadi sebuah paru-paru untuk pernapasan udara. Beberapa keong (pulmoat) kembali ke

habitat air, namun tetap mempertahankan paru-parunya. Untuk itu mereka terlihat sering

merambat naik ke permukaan air untuk mengambil udara.

Filum Echinodermata

Organ respirasi pada Asterias adalah insang, atau papula dan kaki tabung. Papula

merupakan organ respirasi utama. Mereka adalah sederhana, kontraktil, transparan, hasil

pertumbuhan dari dinding tubuh pada permukaan aboral mempunyai ephithelium bersilia

pada permukaan sebelah luar dan sebelah dalamnya. Itu merupakan derivat atau perubahan

lanjut dari coelom dan sisa lumennya berhubungan langsung dengan coelom. Pertukaran O2

dan CO2 terjadi di antara air laut dan cairan tubuh dari insang-insangnya. Silia pada

epithelium mempunyai peranan vital dalam menggerakkan cairan coelom dan dalam

menciptakan air untuk pernapasan keluar masuk di dalam air laut. Di samping dindingnya

tipis, kaya akan percabangan dan bagia-bagian tubuh lembab, juga bertindak sebagai organ-

organ respirasi.

Fisiologi Sistem Saraf

Sistem saraf adalah sistem organ pada hewan yang terdiri atas sel neuron yang

mengkoordinasikan aktivitas otot, memonitor organ, membentuk atau menghentikan masukan

dari indra, dan mengaktifkan aksi.

Sistem saraf tersusun oleh berjuta-juta sel saraf yang mempunyai bentuk bervariasi.

Sistern ini meliputi sistem saraf pusat dan sistem saraf tepi. Dalam kegiatannya, saraf

mempunyai hubungan kerja seperti mata rantai (berurutan) antara reseptor dan efektor.

Reseptor adalah satu atau sekelompok sel saraf dan sel lainnya yang berfungsi mengenali

rangsangan tertentu yang berasal dari luar atau dari dalam tubuh. Efektor adalah sel atau

organ yang menghasilkan tanggapan terhadap rangsangan. Contohnya otot dan kelenjar.

Sistem saraf terdiri dari jutaan sel saraf (neuron). Fungsi sel saraf adalah mengirimkan pesan

(impuls) yang berupa rangsang atau tanggapan. Setiap neuron terdiri dari satu badan sel yang

di dalamnya terdapat sitoplasma dan inti sel. Dari badan sel keluar dua macam serabut saraf,

yaitu dendrit dan akson (neurit). Setiap neuron hanya mempunyai satu akson dan minimal

satu dendrit. Kedua serabut saraf ini berisi plasma sel.

Pada bagian luar akson terdapat lapisan lemak disebut mielin yang merupakan

kumpulan sel Schwann yang menempel pada akson. Sel Schwann adalah sel glia yang

membentuk selubung lemak di seluruh serabut saraf mielin. Membran plasma sel Schwann

disebut neurilemma. Fungsi mielin adalah melindungi akson dan memberi nutrisi. Bagian

dari akson yang tidak terbungkus mielin disebut nodus Ranvier, yang berfungsi mempercepat

penghantaran impuls.

Sistem saraf tersusun dari berjuta-juta sel saraf.

Berdasarkan struktur dan fungsinya, sel saraf dapat dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu sel

saraf sensori, sel saraf motor, dan sel saraf intermediet (asosiasi).

a) Sel saraf sensori

Fungsi sel saraf sensori adalah menghantar impuls dari reseptor ke sistem saraf pusat,

yaitu otak (ensefalon) dan sumsum belakang (medula spinalis). Ujung akson dari saraf

sensori berhubungan dengan saraf asosiasi (intermediet).

b) Sel saraf motor

Fungsi sel saraf motor adalah mengirim impuls dari sistem saraf pusat ke otot atau

kelenjar yang hasilnya berupa tanggapan tubuh terhadap rangsangan. Badan sel saraf motor

berada di sistem saraf pusat. Dendritnya sangat pendek berhubungan dengan akson saraf

asosiasi, sedangkan aksonnya dapat sangat panjang.

c) Sel saraf intermediet

Sel saraf intermediet disebut juga sel saraf asosiasi. Sel ini dapat ditemukan di dalam

sistem saraf pusat dan berfungsi menghubungkan sel saraf motor dengan sel saraf sensori

atau berhubungan dengan sel saraf lainnya yang ada di dalam sistem saraf pusat. Sel saraf

intermediet menerima impuls dari reseptor sensori atau sel saraf asosiasi lainnya. Kelompok-

kelompok serabut saraf, akson dan dendrit bergabung dalam satu selubung dan membentuk

urat saraf. Sedangkan badan sel saraf berkumpul membentuk ganglion atau simpul saraf.

Pada tingkat yang paling dasar, fungsi sistem saraf adalah untuk mengirim sinyal dari

satu sel kepada orang lain, atau dari satu bagian tubuh kepada orang lain. Ada dua cara dasar

bahwa sebuah sel dapat mengirimkan sinyal ke sel lain. Yang paling sederhana adalah dengan

melepaskan zat kimia yang disebut hormon ke sirkulasi internal, sehingga mereka dapat

menyebar ke tempat yang jauh. Berbeda dengan ini “siaran” mode dari sinyal, sistem saraf

menyediakan “point-to-point” sinyal-proyek neuron akson mereka ke wilayah sasaran

spesifik dan membuat hubungan sinaptik dengan sel target tertentu. Dengan demikian, sinyal

saraf mampu yang jauh lebih tinggi daripada hormon kekhususan pensinyalan. Hal ini juga

lebih cepat: sinyal saraf tercepat perjalanan dengan kecepatan yang melebihi 100 meter per

detik.

Pada tingkat yang lebih integratif, fungsi utama dari sistem saraf adalah untuk

mengontrol tubuh. Hal ini dilakukan dengan penggalian informasi dari lingkungan

menggunakan reseptor sensorik, mengirimkan sinyal yang menyandikan informasi ini ke

dalam sistem saraf pusat, pengolahan informasi untuk menentukan respon yang tepat, dan

mengirim sinyal keluaran ke otot atau kelenjar untuk mengaktifkan respon. Evolusi sistem

saraf yang kompleks telah memungkinkan untuk berbagai spesies hewan mempunyai

kemampuan persepsi maju seperti visi, interaksi sosial yang kompleks, cepat koordinasi

sistem organ, dan terpadu pengolahan sinyal bersamaan. Pada manusia, kecanggihan sistem

saraf memungkinkan untuk memiliki bahasa, representasi dari konsep-konsep abstrak,

transmisi budaya, dan banyak fitur lain dari masyarakat manusia yang tidak akan ada tanpa

otak manusia.

Komponen utama dalam sistem saraf adalah neuron yang diikat oleh sel-sel neuroglia, neuron

memainkan peranan penting dalam koordinasi.

a. Neuron

Neuron atau sel saraf yaitu merupakan sel yang terpanjang yang dimilki oleh tubuh

manusia dan bertugas untuk menerima dan menghantarkan impuls ke tempat yang dituju.

Selain itu juga sel neuron mempunyai kemampuan untuk menanggapi impuls yang

mengenainya untuk disampaikan pada efektor. Setiap neuron terdiri dari satu badan sel yang

di dalamnya terdapat sitoplasma dan inti sel. Dari badan sel keluar dua macam serabut saraf,

yaitu dendrit dan akson.

Dendrit berfungsi mengirimkan impuls ke badan sel saraf, sedangkan akson berfungsi

mengirimkan impuls dari badan sel ke jaringan lain. Akson biasanya sangat panjang.

Sebaliknya, dendrit pendek.

Setiap neuron hanya mempunyai satu akson dan minimal satu dendrit. Kedua serabut

saraf ini berisi plasma sel. Pada bagian luar akson terdapat lapisan lemak disebut mielin yang

merupakan kumpulan sel Schwann yang menempel pada akson. Sel Schwann adalah sel glia

yang membentuk selubung lemak di seluruh serabut saraf mielin. Membran plasma sel

Schwann disebut neurilemma. Fungsi mielin adalah melindungi akson dan memberi nutrisi.

Bagian dari akson yang tidak terbungkus mielin disebut nodus Ranvier , yang berfungsi

mempercepat penghantaran impuls.

Nodus Ranvier adalah bagian atau titik pada akson yang tidak terbungkus selubung

mielin. Nodus Ranvier memiliki diameter sekitar 1 mikrometer. Selubung mielin berfungsi

sebagai pelindung akson dan membungkusnya, namun selubung ini tidak membungkus

secara keseluruhan, dan yang tidak terbungkus merupakan Nodus Ranvier. Selubung Mielin

adalah lapisan phospholipid yang mengelilingi akson pada banyak neuron. Sel Schwann

mengsuplai mielin untuk neuron periferal, dimana oligodendrosit mengsuplai ke sistem saraf

pusat. Mielin merupakan karakteristik dari vertebrata (gnathostome), tetapi juga diangkat

oleh evolusi pararel beberapa invertebrata.

Fungsi neuron : menghantarkan impuls saraf keseluruh tubuh (somatik dan viseral)

Impuls neuron bersifat listrik disepanjang neuron dan bersifat kimia diantara neuron (celah

sinap / cleft sinaptik).Zat kimia yg disinteis neuron & disimpan didalam vesikel ujung akson

disebut neurotransmiter yg dpt menyalurkan impuls

Macam-macam sel neuron

a) Berdasarkan fungsinya/jenisnya

1. Saraf sensorik/aferen yaitu neuron yang berfungsi untuk menghantarkan impuls dari

reseptor ke sistem saraf pusat (SSP).

2. Saraf motorik/eferen yaitu neuron yang berfungsi untuk menghantarkan impuls dari

SSP ke efektor.

3. Saraf asosiasi/interneuron yaitu neuron yang menghubungkan antara neuorn sensorik

satu dengan neuron motorik yang lain. Berdasarkan tempatnya dibedakan menjadi neuron

ajustor yang berfungsi untuk menghubungkan neuron sensorik dengan neuron motorik di

dalam Sistem Saraf Pusat (SSP). Selain itu ada juga neuron konektor yang secara umum

menghubungkan antara satu sel neuron dengan sel neuron yang lain.

b) Berdasarkan strukturnya

1. Neuron unipolar (neuron berkutub satu) yaitu neuron yang memiliki satu buah axon

yang bercabang.

2. Neuron bipolar (neuron berkutub dua) yaitu neuron yang memiliki satu axon dan satu

dendrite.

3. Neuron multipolar (neuron berkutub banyak) yaitu neuron yang memiliki satu axon dan

sejumlah dendrite.

Komunikasi antar sel saraf adalah melalui penghantaran impuls. Hubungan penyampaian

impuls dari satu neuron ke neuron yg lain disebut Sinapsis. Biasanya terjadi di ujung

percabangan axon dengan ujung dendrite neuron yang lain. Celah antara satu neuron dengan

neuron yang lain disebut dengan celah sinapsis. Di dalam celah sinapsis inilah terjadi

loncatan-loncatan listrik yang bermuatan ion, baik ion positif dan ion negatif. Di dalam celah

sinapsis ini juga terjadi pergantian antara impuls yang satu dengan yang lain, sehingga

diperlukan enzim kolinetarase untuk menetralkan asetilkolin pembawa impuls yang ada.

Dalam celah sinapsis juga terdapat penyampaian impuls dengan bantuan zat kimia berupa

asetilkolin yang berperan sebagai pengirim (neurotransmitter/neurohumor). Muatan listrik

yang terjadi dalam satu axon akan memiliki muatan listrik yang berbeda antara lapisan luar

dan lapisan dalam axon.

- Polarisasi yaitu keadaan istirahat pada sel neuron yang memperlihatkan muatan listrik

positif dibagian luar dan muatan listrik negative di bagian dalam. Keadaan ini merupakan

keadaan sel neuron yang tidak menerima impuls/tidak adanya implus yang masuk.

- Depolarisasi yaitu keadaan bekerjanya sel neuron yang memperlihatkan muatan listrik

positif di bagian dalam dan muatan listrik negative di bagian luar. Keadaan ini merupakan

keadaan sel neuron yang mendapatkan impuls atau menerima implus.

b. Neuroglia

Neuroglia merupakan suatu matriks jaringan penunjang khusus, fungsi neuroglia diantaranya

adalah memberi nutrisi pada sel saraf. Macam-macam neuroglia diantaranya adalah astrosit,

oligodendroglia mikroglia, dan sel schwan.

a) Mikroglia

adalah tipe dari sel glial yang merupakan sel imun pada sistem saraf pusat. Mikroglia, sel

glial terkecil dapat juga beraksi sebagai fagosit, membersihkan debris sistem saraf pusat.

Mikroglia adalah sepupu dekat sel fagosit lainnya, termasuk makrofaga dan sel dendritik.

Mikroglia memainkan beberapa peran penting dalam melindungi sistem saraf.

b) Astrosit atau Astroglia berfungsi sebagai “sel pemberi makan“ bagi neuron yang ada di

dekatnya serta berperan menyediakan nutrisi neuron dan mempertahankan potensial

biolelektrik. Astrosit dibedakan atas:

1. Astrosit dengan beberapa juluran panjang disebut astrosit fibrosa dan berlokasi di

substansia putih.

2. Astrosit protoplasmatis, dengan banyak cabang-cabang pendek ditemukan dalam

substansi kelabu.

Badan sel Astrosit berbentuk bintang dengan banyak tonjolan dan kebanyakan berakhir pada

pembuluh darah sebagai kaki ‘perivaskular’ atau ‘foot processes’.

c) Oligodendrosit merupakan sel glia yang berperan membentuk selaput mielin dalam

SSP. Sel ini mempunyai lapisan dengan substansi lemak yang mengelilingi serabut-serabut

akson sehingga terbentuk selubung mielin. Dibanding astrosit, oligodendrosit mempunyai

badan sel yang relatif lebih kecil.

d) Sel Schwann sebagai neuron unipolar, sebagaimana oligodendrosit, membentuk mielin

dan neurolemma pada SST. Neurolema adalah membran sitoplasma halus yang dibentuk oleh

sel–sel Schwann yang membungkus serabut akson neuron dalam SST, baik yang bermielin

maupun tidak bermielin. Neurolema merupakan struktur penyokong dan pelindung bagi

serabut akson.

Walaupun neuroglia secara struktur menyerupai neuron, tetapi neuroglia tidak dapat

menghantarkan impuls saraf, suatu fungsi yang merupakan bagian yang paling berkembang

pada neuron. Perbedaan lain yang penting adalah neuroglia tidak pernah kehilangan

kemampuan untuk melakukan pembelahan. Kemampuan ini tidak dipunyai oleh neuron,

khususnya neuron dalam SSP. Karena alasan inilah kebanyakan tumor–tumor otak adalah

Gliomas atau tumor yang berasal dari sel–sel glia.

Setiap impuls saraf akan berhubungan dengan sistem saraf, yang terdiri dari sistem saraf

sadar dan sistem saraf tak sadar atau sistem saraf otonom, untuk lebih jelasnya dapat dilihat

pada skema berikut:

Neuron dan Synapsis

Sebagian besar neuron mengirim sinyal melalui akson mereka, meskipun beberapa

jenis mampu dendrit-ke-dendrit komunikasi. (Pada kenyataannya, jenis neuron yang disebut

sel-sel amacrine tidak mempunyai akson, dan berkomunikasi hanya melalui dendrit mereka.)

Neural menyebarkan sinyal di sepanjang akson dalam bentuk gelombang elektrokimia

tindakan yang disebut potensi, yang menghasilkan sel-sel untuk sinyal pada titik-titik di mana

akson terminal sinaptik membuat kontak dengan sel lain.

Sinaps dapat listrik atau kimia. Sinaps listrik membuat sambungan listrik langsung

antara neuron, tapi sinaps kimia jauh lebih umum, dan jauh lebih beragam fungsi. Pada sinaps

kimia, sel yang mengirim sinyal disebut presynaptic, dan sel yang menerima sinyal disebut

pasca-sinaptik. Baik presynaptic dan daerah pasca-sinaptik penuh mesin molekuler yang

melaksanakan proses sinyal. Presynaptic daerah yang berisi sejumlah besar kapal kecil

berbentuk bola yang disebut vesikula sinapsis, neurotransmiter dikemas dengan bahan kimia.

Ketika terminal presynaptic elektrik dirangsang, molekul array tertanam dalam membran

diaktifkan, dan menyebabkan isi vesikula akan dilepaskan ke ruang sempit antara presynaptic

dan pasca-sinaptik membran, yang disebut celah sinaptik. Neurotransmitter kemudian

mengikat reseptor pasca-sinaptik tertanam dalam membran, menyebabkan mereka untuk

memasukkan negara diaktifkan. Tergantung pada jenis reseptor, efek yang dihasilkan pada

sel pasca-sinaptik mungkin rangsang, penghambatan, atau modulatory dalam cara yang lebih

kompleks. Misalnya, pelepasan neurotransmitter asetilkolin di kontak sinaptik antara motor

neuron dan sel otot yang cepat menginduksi kontraksi sel otot. Seluruh proses transmisi

sinaptik hanya membutuhkan waktu sepersekian milidetik, meskipun efek pada pasca-

sinaptik sel akan bertahan lebih lama lagi (bahkan tanpa batas waktu, dalam kasus di mana

sinyal sinaptik mengarah pada pembentukan sebuah jejak memori).

Unsur utama dalam transmisi sinaptik. Gelombang elektrokimia disebut potensial aksi

bergerak sepanjang akson dari sebuah neuron. Ketika gelombang mencapai sinaps, itu

memicu pelepasan neurotransmitter kepulan molekul, yang mengikat molekul reseptor kimia

yang terletak di membran sel target.

Ada ratusan jenis sinapsis. Pada kenyataannya, ada lebih dari seratus dikenal

neurotransmiter, dan banyak dari mereka memiliki beberapa jenis reseptor. Banyak sinaps

menggunakan lebih dari satu neurotransmitter-pengaturan yang umum adalah untuk sinaps

untuk menggunakan salah satu bertindak cepat-molekul kecil seperti neurotransmiter seperti

glutamat atau GABA, bersama dengan satu atau lebih peptida neurotransmitter yang

memainkan bertindak lambat-modulatory peran. Molekul ahli saraf reseptor umumnya

membagi menjadi dua kelompok besar: kimia gated saluran ion dan sistem pembawa pesan

kedua. Ketika terjaga keamanannya saluran ion kimia diaktifkan, membentuk suatu bagian

yang memungkinkan ion jenis tertentu mengalir melintasi membran. Tergantung pada jenis

ion, efek pada sel target dapat rangsang atau penghambatan. Ketika utusan kedua sistem ini

diaktifkan, itu memulai kaskade dari interaksi molekul dalam sel target, yang pada akhirnya

menghasilkan berbagai efek yang kompleks, seperti meningkatkan atau menurunkan

kepekaan sel terhadap rangsangan, atau bahkan mengubah transkripsi gen.

Menurut aturan yang disebut prinsip Dale, yang dikenal hanya beberapa pengecualian,

sebuah neuron melepaskan neurotransmiter yang sama di seluruh sinaps. Hal ini tidak berarti,

meskipun, bahwa sebuah neuron diberikan efek yang sama pada seluruh target , karena efek

sinaps tidak tergantung pada neurotransmitter, tetapi pada reseptor yang diaktifkan. Karena

target yang berbeda dapat (dan sering lakukan) menggunakan berbagai jenis reseptor, sangat

mungkin untuk sebuah neuron memiliki efek rangsang satu set sel sasaran, efek inhibisi pada

orang lain, dan kompleks modulatory efek pada orang lain masih. Namun demikian, hal itu

terjadi bahwa kedua paling banyak digunakan neurotransmiter, glutamat, dan GABA,

masing-masing memiliki efek yang sangat konsisten. Glutamat memiliki luas yang terjadi

beberapa jenis reseptor, tetapi semua itu adalah rangsang atau modulatory. Demikian pula,

GABA memiliki beberapa jenis reseptor yang terjadi secara luas, tetapi semua itu adalah

penghambatan. Karena konsistensi ini, sel-sel glutamatergic sering disebut sebagai “rangsang

neuron”, dan sel-sel GABAergic sebagai “neuron inhibisi”. Sebenarnya ini adalah

penyalahgunaan istilah-itu adalah yang reseptor rangsang dan penghambatan, bukan neuron-

tapi biasanya dilihat bahkan dalam publikasi ilmiah.

Salah satu bagian yang sangat penting sinaps mampu membentuk jejak memori

melalui kegiatan jangka panjang bergantung pada perubahan dalam kekuatan sinapsis. Yang

paling terkenal saraf bentuk memori adalah sebuah proses yang disebut jangka panjang

potentiation (disingkat LTP), yang beroperasi pada sinaps yang menggunakan

neurotransmitter glutamat yang bekerja pada reseptor tipe khusus yang dikenal sebagai

reseptor NMDA. The NMDA reseptor memiliki “asosiatif” properti: jika kedua sel yang

terlibat dalam sinaps keduanya diaktifkan pada kira-kira sama waktu, membuka saluran yang

memungkinkan kalsium mengalir ke sel target. The kalsium masuk memulai kaskade utusan

kedua yang akhirnya mengarah pada peningkatan jumlah reseptor glutamat dalam sel target,

sehingga dapat meningkatkan kekuatan efektif sinaps. Perubahan dalam kekuatan dapat

berlangsung selama beberapa minggu atau lebih lama. Sejak penemuan LTP pada tahun

1973, banyak jenis lain jejak memori sinaptik telah ditemukan, melibatkan peningkatan atau

penurunan kekuatan sinaptik yang disebabkan oleh berbagai kondisi, dan terakhir untuk

variabel waktu yang lama. Hadiah pembelajaran, misalnya, tergantung pada bentuk varian

dari LTP yang disyaratkan atas masukan tambahan yang berasal dari hadiah-sinyal jalur yang

menggunakan dopamin sebagai neurotransmitter. Semua bentuk sinaptik modifiability,

diambil secara kolektif, menimbulkan plastisitas saraf, yaitu, untuk sebuah kemampuan untuk

sistem syaraf untuk menyesuaikan diri dengan variasi dalam lingkungan.

Sirkuit Neural dan System

Dasar fungsi saraf mengirimkan sinyal ke sel lain mencakup kemampuan untuk

bertukar sinyal neuron satu sama lain. Jaringan dibentuk oleh kelompok-kelompok yang

saling berhubungan neuron mampu berbagai fungsi, termasuk fitur deteksi, pola generasi, dan

waktu. Pada kenyataannya, sulit untuk menetapkan batas-batas untuk jenis-jenis informasi

pengolahan yang dapat dilakukan oleh jaringan saraf: Warren McCulloch dan Walter Pitts

pada tahun 1943 menunjukkan bahwa bahkan terbentuk dari jaringan yang sangat

disederhanakan abstraksi matematis dari neuron mampu komputasi universal. Mengingat

bahwa setiap neuron dapat menghasilkan pola-pola temporal kompleks aktivitas semua

sendiri, kisaran kemampuan bahkan mungkin bagi kelompok-kelompok kecil neuron yang

saling berhubungan saat ini berada di luar pemahaman.

Secara historis, selama bertahun-tahun pandangan yang dominan fungsi sistem saraf

sebagai stimulus-respons associator. Dalam konsepsi ini, saraf pengolahan dimulai dengan

rangsangan indra yang mengaktifkan neuron, menghasilkan menyebarkan sinyal yang melalui

rantai koneksi di saraf tulang belakang dan otak, akhirnya menimbulkan aktivasi motor

neuron dan dengan demikian kontraksi otot, yaitu tanggapan terbuka. Descartes percaya

bahwa semua perilaku binatang, dan sebagian besar perilaku manusia, dapat dijelaskan dalam

hal stimulus-respon sirkuit, meskipun ia juga percaya bahwa fungsi kognitif yang lebih tinggi

seperti bahasa itu tidak mampu dijelaskan secara mekanis. Charles Sherrington, 1906

berpengaruh dalam buku The Integratif Aksi dari Nervous System, mengembangkan konsep

mekanisme stimulus-respon lebih detail, dan Behaviorisme, sekolah pemikiran yang

mendominasi Psikologi melalui pertengahan abad ke-20 , berusaha untuk menjelaskan setiap

aspek perilaku manusia dalam hal stimulus-respon.

Namun, penelitian eksperimental elektrofisiologinya, dimulai pada awal abad ke-20 dan

mencapai produktivitas yang tinggi oleh 1940-an, menunjukkan bahwa sistem saraf

mengandung banyak mekanisme untuk menghasilkan pola-pola aktivitas intrinsik, tanpa

memerlukan rangsangan eksternal. Neuron yang ditemukan mampu menghasilkan tindakan

rutin potensi urutan, atau urutan dari ledakan, bahkan dalam isolasi lengkap. Ketika intrinsik

aktif neuron saling terhubung satu sama lain dalam kompleks sirkuit, kemungkinan untuk

menghasilkan pola-pola temporal rumit menjadi jauh lebih luas. konsepsi modern

memandang fungsi sistem saraf sebagian dalam hal stimulus-respon rantai, dan sebagian

dalam hal intrinsik yang dihasilkan dari pola kegiatan-kegiatan kedua jenis berinteraksi satu

sama lain untuk menghasilkan repertoar perilaku penuh.

Refleks dan stimulus-respon lainnya sirkuit

Jenis yang paling sederhana adalah rangkaian saraf refleks busur, yang dimulai

dengan input sensorik dan berakhir dengan sebuah motor keluaran, melewati deretan neuron

di antara keduanya. Sebagai contoh, perhatikan “refleks penarikan” menyebabkan tangan

untuk menyentak kembali setelah kompor panas disentuh. Rangkaian yang dimulai dengan

reseptor sensorik di kulit yang diaktifkan oleh panas tingkat berbahaya: suatu bentuk khusus

dari struktur molekul yang tertanam di dalam membran menyebabkan panas untuk

menghasilkan medan listrik melintasi membran. Jika perubahan potensial listrik cukup besar,

hal itu membangkitkan potensial aksi, yang ditularkan sepanjang akson dari sel reseptor, ke

sumsum tulang belakang. Ada rangsang akson sinaptik membuat kontak dengan sel lain, yang

sebagian proyek untuk daerah yang sama dari sumsum tulang belakang, yang lain

memproyeksikan ke otak. Satu sasaran adalah serangkaian proyek yang interneurons tulang

belakang untuk motor neuron mengendalikan otot lengan. Interneurons merangsang para

motor neuron, dan jika eksitasi cukup kuat, beberapa motor neuron tindakan menghasilkan

potensi, yang melakukan perjalanan ke akson mereka ke titik di mana mereka membuat

kontak sinaptik rangsang dengan sel-sel otot. Rangsang sinyal yang menginduksi kontraksi

sel otot, yang menyebabkan sudut sendi di lengan untuk mengubah, menarik tanganku.

Pada kenyataannya, skema straightfoward ini tunduk pada berbagai komplikasi.

Walaupun untuk refleks sederhana ada jalan pendek dari sensorik saraf neuron ke motor

neuron, juga terdapat di dekatnya neuron yang berpartisipasi dalam rangkaian dan

memodulasi respon. Selain itu, ada proyeksi dari otak ke sumsum tulang belakang yang

mampu meningkatkan atau menghambat refleks.

Disederhanakan skema dasar fungsi sistem saraf: sinyal yang diambil oleh reseptor

indra dan dikirim ke sumsum tulang belakang dan otak, di mana terjadi pemrosesan yang

menghasilkan sinyal yang dikirim kembali ke sumsum tulang belakang dan kemudian keluar

untuk motor neuron.

Walaupun refleks yang paling sederhana dapat ditengahi oleh sirkuit berbaring

sepenuhnya di dalam sumsum tulang belakang, lebih kompleks tanggapan mengandalkan

pemrosesan sinyal di dalam otak. Perhatikan, misalnya, apa yang terjadi ketika sebuah benda

di pinggir lapangan visual bergerak, dan seseorang tampak ke arah itu. Respons sensorik

awal, di retina mata, dan motor akhir tanggapan, dalam oculomotor inti batang otak, tidak

semua yang berbeda dari yang di refleks sederhana, namun tahap-tahap antara benar-benar

berbeda. Alih-alih satu atau dua langkah rantai pengolahan, sinyal-sinyal visual melewati

tahap mungkin selusin integrasi, yang melibatkan talamus, korteks serebral, ganglia basal,

unggul colliculus, serebelum, dan beberapa nukleus batang otak. Daerah-daerah ini

melakukan fungsi pemrosesan sinyal-fitur yang mencakup deteksi, analisis persepsi, daya

ingat, pengambilan keputusan, dan motor perencanaan.

Fitur deteksi adalah kemampuan untuk mengekstrak informasi yang relevan secara

biologis dari kombinasi sinyal sensorik. Dalam sistem visual, misalnya, reseptor sensorik di

retina mata hanya mampu mendeteksi secara individual “titik cahaya” di dunia luar . Kedua-

visual tingkat neuron menerima input dari kelompok reseptor primer, tingkat lebih tinggi

neuron menerima input dari kelompok neuron tingkat kedua, dan seterusnya, membentuk

hierarki tahap pengolahan. Pada setiap tahap, informasi penting yang diekstrak dari sinyal

ansambel dan informasi tidak penting dibuang. Pada akhir proses, sinyal-sinyal input

mewakili “titik cahaya” telah berubah menjadi representasi saraf objek di dunia sekitarnya

dan harta mereka. Yang paling canggih pengolahan sensoris terjadi di dalam otak, tapi juga

ekstraksi fitur kompleks terjadi di sumsum tulang belakang dan organ-organ sensoris perifer

seperti retina.

Mekanisme Penghantaran Impuls

Sistem saraf terdiri atas sel-sel saraf (neuron) dan sel-sel penyokong (neuroglia dan

Sel Schwann). Kedua sel tersebut demikian erat berikatan dan terintegrasi satu sama lain

sehingga bersama-sama berfungsi sebagai satu unit. Sistem saraf dibagi menjadi sistem saraf

pusat (SSP) dan sistem saraf tepi. Sistem saraf pusat terdiri dari otak dan medula spinalis.

Sistem saraf tepi terdiri dari neuron aferen dan eferen sistem saraf somatis dan neuron sistem

saraf autonom (viseral). Otak dibagi menjadi telensefalon, diensefalon, mesensefalon,

metensefalon, dan mielensefalon. Medula spinalis merupakan suatu struktur lanjutan tunggal

yang memanjang dari medula oblongata melalui foramen magnum dan terus ke bawah

melalui kolumna vertebralis sampai setinggi vertebra lumbal 1-2. Secara anatomis sistem

saraf tepi dibagi menjadi 31 pasang saraf spinal dan 12 pasang saraf kranial. Suplai darah

pada sistem saraf pusat dijamin oleh dua pasang arteria yaitu arteria vertebralis dan arteria

karotis interna, yang cabang-cabangnya akan beranastomose membentuk sirkulus arteriosus

serebri Wilisi. Aliran venanya melalui sinus dura matris dan kembali ke sirkulasi umum

melalui vena jugularis interna.

Membran plasma dan selubung sel membentuk membran semipermeabel yang

memungkinkan difusi ion-ion tertentu melalui membran ini, tetapi menghambat ion lainnya.

Dalam keadaan istirahat (keadaan tidak terstimulasi), ion-ion K+ berdifusi dari sitoplasma

menuju cairan jaringan melalui membran plasma. Permeabilitas membran terhadap ion K+

jauh lebih besar daripada permeabilitas terhadap Na+ sehingga aliran keluar (efluks) pasif ion

K+ jauh lebih besar daripada aliran masuk (influks) Na+. Keadaan ini memngakibatkan

perbedaan potensial tetap sekitar -80mV yang dapat diukur di sepanjang membran plasma

karena bagian dalam membran lebih negatif daripada bagian luar. Potensial ini dikenal

sebagai potensial istirahat (resting potential).

Bila sel saraf dirangsang oleh listrik, mekanik, atau zat kimia, terjadi perubahan yang

cepat pada permeabilitas membran terhadap ion Na+ dan ion Na+ berdifusi melalui membran

plasma dari jaringan ke sitoplasma. Keadaan tersebut menyebabkan membran mengalami

depolarisasi. Influks cepat ion Na+ yang diikuti oleh perubahan polaritas disebut potensial

aksi, besarnya sekitar +40mV. Potensial aksi ini sangat singkat karena hanya berlangsung

selama sekitar 5msec. Peningkatan permeabilitas membran terhadap ion Na+ segera

menghilang dan diikuti oleh peningkatan permeabilitas terhadap ion K+ sehingga ion K+

mulai mengalir dari sitoplasma sel dan mengmbalikan potensial area sel setempat ke

potensial istirahat. Potensial aksi akan menyebar dan dihantarkan sebagai impuls saraf.

Begitu impuls menyebar di daerah plasma membran tertentu potensial aksi lain tidak dapat

segera dibangkitkan. Durasi keadaan yang tidak dapat dirangsang ini disebut periode

refrakter. Stimulus inhibisi diperkirakan menimbulkan efek dengan menyebabkan influks ion

Cl- melalui membran plasma ke dalam neuron sehingga menimbulkan hiperpolarisasi dan

mengurangi eksitasi sel.

Syaraf Pusat

Seluruh aktivitas tubuh manusia dikendalikan oleh sistem saraf pusat. Sistem ini yang

mengintegrasikan dan mengolah semua pesan yang masuk untuk membuat keputusan atau

perintah yang akan dihantarkan melalui saraf motorik ke otot atau kelenjar. Sistem saraf pusat

terdiri dari otak dan sumsum tulang belakang.

Otak dibagi menjadi tiga bagian yaitu otak depan, otak tengah, dan otak belakang. Pembagian

daerah ini tampak nyata hanya selama perkembangan otak pada fase embrio. Otak pada

manusia dewasa terdiri dari beberapa bagian (lobus). Bagian-bagian dari otak adalah:

1. Otak Besar

Otak besar mengisi penuh bagian depan dari rongga tengkorak, dan terdiri dari dua belahan

(hemifer) besar, yaitu belahan kiri dan belahan kanan,. Setiap belahan mengendalikan bagian

tubuh yang berlawanan, yaitu belahan kiri mengatur tubuh bagian kanan, sebaliknya belahan

kanan mengatur tubuh bagian kiri. Otak besar merupakan saraf pusat yang utama karena

berperan dalam pengaturan seluruh aktivitas tubuh,yaitu kecerdasan, keinginan, ingatan,

kesadaran, kepribadian, daya cipta, daya khayal, pendengaran, pernapasan dan sebagainya.

Otak besar merupakan sumber dari semua kegiatan/gerakan sadar atau sesuai dengan

kehendak, walaupun ada juga beberapa gerakan refleks otak. Pada bagian korteks otak besar

yang berwarna kelabu terdapat bagian penerima rangsang (area sensor) yang terletak di

sebelah belakang area motor yang berfungsi mengatur gerakan sadar atau merespon

rangsangan. Selain itu terdapat area asosiasi yang menghubungkan area motor dan sensorik.

Area ini berperan dalam proses belajar, menyimpan ingatan, membuat kesimpulan, dan

belajar berbagai bahasa. Di sekitar kedua area tersebut dalah bagian yang mengatur kegiatan

psikologi yang lebih tinggi. Misalnya bagian depan merupakan pusat proses berfikir (yaitu

mengingat, analisis, berbicara, kreativitas) dan emosi. Pusat penglihatan terdapat di bagian

belakang.

Setiap aktivitas akan dikendalikan oleh bagian yang berbeda, yaitu: Lobus frontalis

(daerah dahi), berhubungan dengan kemampuan berpikir. Lobus temporalis (daerah pelipis),

dan ubun-ubun mengendalikan kemampuan berbicara dan bahasa. Daerah belakang kepala

merupakan pusat penglihatan dan memori tentang apa yang dilihat. Daerah ubun-ubun selain

sebagai pusat berbicara juga pusat untuk merasakan dingin, panas, dan rasa sakit. Daerah

pelipis selain sebagai pusat bicara juga sebagai pusat pendengaran..

2. Otak tengah (mesencephalon)

Otak tengah manusia berukuran cukup kecil,dan terletak didepan otak kecil. Otak

tengah berperan dalam pusat pergerakan mata, misalnya mengangkat kelopak mata, refleks

penyempitan pupil mata.

3. Otak belakang

Otak belakang terletak di bawah lobus oksipital serebrum, terdiri atas dua belahan dan

permukaannya berlekuk-lekuk. Otak belakang terdiri atas tiga bagian utama yaitu: jembatan

Varol (pons Varolli), otak kecil (serebelum), dan sumsum lanjutan (medula oblongata). Otak

kecil berperan sebagai pusat keseimbangan, koordinasi kegiatan otak, koordinasi kerja otot

dan rangka. Sumsum lanjutan, medula oblongata membentuk bagian bawah batang otak,

berfungsi sebagai pusat pengatur refleks fisiologis, misalnya pernapasan, detak jantung,

tekanan darah, suhu tubuh, gerak alat pencernaan, gerak refleks seperti batuk, bersin, dan

mata berkedip.

Sumsum Tulang Belakang

Sumsum tulang belakang terletak di dalam rongga ruas-ruas tulang belakang,yaitu

lanjutan dari medula oblongata memanjang sampai tulang punggung tepatnya sampai ruas

tulang pinggang kedua (canalis centralis vertebrae).

Sumsum tulang belakang berfungsi sebagai pusat gerak refleks, penghantar impuls sensorik

dari kulit atau otot ke otak, dan membawa impuls motorik dari otak ke efektor. Di dalam

tulang punggung terdapat sumsum punggung dan cairan serebrospinal.

Syaraf Tepi

Sistem Saraf Tepi (Sistem saraf Perifer) Sistem saraf tepi adalah lanjutan dari neuron

yang bertugas membawa impuls saraf menuju ke dan dari sistem saraf pusat. Berdasarkan

cara kerjanya sistem saraf tepi dibedakan menjadi dua yaitu : Sistem saraf sadar, Yaitu sistem

saraf yang mengatur segala gerakan yang dilakukan secara sadar atau dibawah koordinasi

saraf pusat atau otak. Berdasarkan asalnya sistem saraf sadar dibedakan menjadi dua yaitu:

sistem saraf kepala (kranial) dan sistem saraf tulang belakang (spinal). Sistem saraf tepi

berfungsi menyampaikan informasi ke dan dari pusat pengatur. Sistem saraf tepi pada

dasarnya terdiri dari lanjutan sel saraf. Sel-sel saraf ini berfungsi membawa impuls saraf atau

rangsang saraf menuju dan dari sistem saraf pusat.

Berdasarkan impuls saraf yang dibawa, sistem saraf tepi dibedakan menjadi:

a) Sistem saraf aferen, membawa impuls saraf dari reseptor ke susunan saraf pusat.

b) Sistem saraf eferen, membawa impuls saraf pusat ke efektor.

Sistem saraf tak sadar. Berdasarkan sifat kerjanya saraf tak sadar dibedakan menjadi dua

yaitu: saraf simpatik dan saraf parasimpatik.

Sistem Saraf Tak Sadar (Saraf Otonom)

Sistem saraf tak sadar disebut juga saraf otonom adalah sistem saraf yang bekerja tanpa

diperintah oleh sistem saraf pusat dan terletak khusus pada sumsum tulang belakang. Sistem

saraf otonom terdiri dari neuron-neuron motorik yang mengatur kegiatan organ-organ dalam,

misalnya jantung, paru-paru, ginjal, kelenjar keringat, otot polos sistem pencernaan, otot

polos pembuluh darah. Berdasarkan sifat kerjanya, sistem saraf otonom dibedakan menjadi

dua yaitu saraf simpatik dan saraf parasimpatik. Saraf simpatik memiliki ganglion yang

terletak di sepanjang tulang belakang yang menempel pada sumsum tulang belakang,

sehingga memilki serabut pra-ganglion pendek dan serabut post ganglion yang panjang.

Serabut pra-ganglion yaitu serabut saraf yang yang menuju ganglion dan serabut saraf yang

keluar dari ganglion disebut serabut post-ganglion. Saraf parasimpatik berupa susunan saraf

yang berhubungan dengan ganglion yang tersebar di seluruh tubuh. Sebelum sampai pada

organ serabut saraf akan mempunyai sinaps pada sebuah ganglion seperti pada bagan berikut.

Saraf parasimpatik memiliki serabut pra-ganglion yang panjang dan serabut post-ganglion

pendek. Saraf simpatik dan parasimpatik bekerja pada efektor yang sama tetapi pengaruh

kerjanya berlawanan sehingga keduanya bersifat antagonis.

Contoh fungsi saraf simpatik dan saraf parasimpatik antara lain: Saraf simpatik

mempercepat denyut jantung, memperlambat proses pencernaan, merangsang ereksi,

memperkecil diameter pembuluh arteri, memperbesar pupil, memperkecil bronkus dan

mengembangkan kantung kemih, sedangkan saraf parasimpatik dapat memperlambat denyut

jantung, mempercepat proses pencernaan, menghambat ereksi, memperbesar diameter

pembuluh arteri, memperkecil pupil, mempebesar bronkus dan mengerutkan kantung kemih.

a. Neuron Anaksonik

Neuron anaksonik adalah neuron yang tidak dapat dibedakan antara dendrit dan aksonnya.

b. Neuron Unipolar

Neuron Unipolar

Neuron unipolar hanya mempunyai satu cabang pada badan sel sarafnya, selanjutnya

cabang akan terbelah dua sehingga bentuk dari neuron unipolar akan menyerupai huruf “T”.

Satu belahan cabang berperan sebagai dendrit, sementara yang lain sebagai akson. Neuron

unipolar ini umumnya mempunyai fungsi sebagaimana sensory neuron yaitu sebagai

pembawa sinyal dari bagian tubuh (sistem saraf perifer) menuju ke sistem saraf pusat.

c. Neuron Bipolar

Neuron bipolar, sesuai dengan namanya, mempunyai dua cabang pada badan sel sarafnya di

sisi yang saling berlawanan. Cabang yang satu berperan sebagai dendrit, sementara yang lain

berperan sebagai akson. Karena percabangannya yang demikian ini, maka badan sel saraf

neuron bipolar mempunyai bentuk yang agak lonjong/elips. Neuron bipolar umumnya

mempunyai fungsi sebagaimana interneuron, yaitu menghubungkan berbagai neuron di dalam

otak dan spinal cord.

d. Neuron Multipolar

Neuron multipolar adalah jenis sel saraf yang paling umum dan paling banyak ditemui. Sel

saraf ini mempunyai dendrit lebih dari satu, namun hanya memiliki sebuah akson. Karena

jumlah dendrit pada setiap neuron multipolar bisa bervariasi banyaknya, maka bentuk badan

sel saraf multipolar ini seringkali dikatakan berbentuk multigonal.

Neuron multipolar umumnya mempunyai fungsi sebagaimana motoneuron, yaitu membawa

sinyal/isyarat dari sistem saraf pusat menuju ke bagian lain dari tubuh, seperti otot, kulit,

ataupun