HANTARAN IMPULS POTENSIAL AKSIaraf dirambat-kanoleh
potensial-potensial aksiNeuron, seperti sel-sel lainnya, selalu
menciptakan gradien ionik antara kedua sisi membran plasmanya
melalui proses pemompaan ion-ion tertentu. Pemompaan yang
seringkali dilibatkan ialah pemompaan (Na+-K+) yang terkait dengan
enzim (Na+-K+)-ATPase. Proses ini memompa ion K kedalam sel namun
memompa ion Na keluar sel sehingga menghasilkan konsentrasi ionik
intrasel maupun ekstrasel ion-ion tertentu seperti yang tertera
pada Gambar 1 (pada kesetimbangan). Beda potensial membran yang
terjadi antara kedua sisi membran, (potensial sisi luar relatif
dengan potensial sisi dalam), dideskripsikan oleh persamaan Goldman
[1, 2, 3]:
Dalam persamaan tersebut, C dan A adalah singkatan untuk
konsentrasi Kation dan Anion dengan asumsi ion-ion monovalen
(valensi satu) yang memiliki konsentrasi besar). Sementara itu, out
melambangkan daerah di luar membran dan ini melambangkan daerah di
dalam membran. Pc dan Pa melambangkan koefisien permeabilitas
kation dan anion. Koefisien ini menunjukkan mudah atau tidaknya
suatu ion menembus membran.Karena ion-ion yang dominan ialah ion
natrium, kalium, dan klor, maka persamaan di atas dapat
ditulis:
Ko dan Ki ialah konsentrasi ion kalium di sisi luar dan dalam
membran. Nao dan Nai ialah konsentrasi ion natrium di sisi luar dan
dalam membran. Clo dan Cli ialah konsentrasi ion klor di sisi luar
dan dalam membran. PK, PNa, dan PCl ialah koefisien permeabilitas
ion kalium, ion natrium, dan ion klor. Dengan menerapkan data yang
ada di Gambar 1 pada suhu 25oC, didapatlah yang besarnya 83mV
(bagian dalam membran lebih negatif). Hasil yang didapatkan melalui
persamaan tersebut sesuai dengan eksperimen. Eksperimen yang sering
dilakukan ialah dengan menggunakan akson katak atau cumicumi besar.
Potensial membran tercipta oleh ketidakseimbangan kecil pada
distribusi ion antara sisi membran. Menurut pengamatan,
perbandingan ionion yang terpisah oleh membran ialah sekitar 1
pasang ion per sejuta. Namun dalam ukuran makroskopik dan tebal
membran sekitar 5 nanometer, perbandingan ion itu sudah cukup
membuat medan listrik yang besar pada membran yaitu sekitar 170.000
V/cm [1]. Impuls saraf terdiri atas suatu gelombang depolarisasi
membran yang disebut Potensial Aksi dan merambat sepanjang sel
saraf. Jika mikroelektrode ditusukkan ke dalam suatu akson saraf,
perekam menunjukkan suatu peningkatan potensial dari 60mV menuju
+30mV selama berlangsungnya potensial aksi di tempat itu.
Depolarisasi tersebut (sebelum potensial mencapai potensial
kesetimbangan ion Na (sekitar +58mV)) segera diikuti oleh
repolarisasi sangat cepat dan melebihi batas harga potensial
istirahat (resting potential) [1]. Turunnya potensial ini mencapai
potensial keseimbangan ion K (sekitar 72mV). Keseluruhan proses di
atas dapat dilihat pada gambar 2. Selanjutnya, potensial akan
perlahan menuju potensial istirahat. Penyebab terjadinya potensial
aksi ini ialah peningkatan permeabilitas membran terhadap ion Na
secara transien (dalam rentang fraksi dari satu milidetik) kemudian
diikuti oleh peningkatan permeabilitas membran terhadap ion K
secara transien serta penurunan drastis pada permeabilitas membran
terhadap ion Na. Lihat gambar 3. Hal ini diungkapkan dan
didemonstrasikan oleh Alan Hodgkin dan Andrew Huxley di tahun 1953
[3, 4].
Perubahan permeabilitas yang spesifikion itu (hanya khusus ion
tertentu) disebabkan oleh adanya protein membran transaxonal.
Protein tersebut berfungsi sebagai saluran-saluran spesifik ion
(ion Na atau ion K) yang sensitif terhadap beda potensial. Kita
dapat menyebutnya dengan voltage-sensitive channels (saluran yang
terbuka hanya jika dikenai kenaikan tegangan). Saat suatu impuls
saraf (pemunculan arus listrik yang tibatiba) mencapai suatu daerah
axon (yang dijadikan daerah pengamatan), beda potensial
transmembran akan lebih positif sehingga memicu terbukanya
saluran-saluran ion Na (yang bersifat sensitif terhadap tegangan)
secara transien (mendadak). Akibatnya, ion Na berebutan masuk ke
dalam sel saraf sejumlah 6000 ion per 1ms untuk tiap saluran. Ini
jelas merupakan peningkatan permeabilitas ion Na atau PNa dan
peningkatan ini membuat beda potensial transmembran meningkat.
Lalu, secara berurutan, jumlah saluran ion Na yang terbuka akan
lebih banyak karena peningkatan PNa menyebabkan kenaikan dan
kenaikan akan merangsang terbukanya saluran-saluran Na lain.
Ledakan input ion Na tersebut meningkat menuju potensial
keseimbangan ion Na (sekitar 60mV) namun sebelum hal tersebut
terjadi, saluran-saluran ion K terbuka bersamaan dengan menutup-nya
saluran ion Na (PNa kembali menuju harga semula saat istirahat).
Karena proses inilah, potensial membran berganti tanda dan menurun
kepada potensial keseimbangan ion K yang ada di bawah potensial
istirahat. Pada akhirnya, saluran-saluran untuk ion K juga menutup
dan membran kembali mendapatkan kondisi dengan potensial
istirahatnya. Saluran ion Na yang terbuka hanya selama 0,5 sampai 1
ms tidak akan terbuka kembali sampai membran kembali secara total
pada keadaan istirahatnya. Periode saat saluran ion Na tak dapat
terbuka lagi itu disebut periode refraktori absolut dan periode ini
berlangsung kira-kira sepanjang dasar grafik permeabilitas ion Na
pada gambar 2. Adanya sifat ini memberi batasan taraf penghantaran
sinyal saraf pada akson sehingga rangsangan yang datang sebelum
saraf benar-benar teristirahatkan tidak akan mendapat respon.
Suatu potensial aksi itu dipicu oleh sebuah peningkatan sebesar
20mV pada po-tensial membran menuju 40mV. Maka dari itu, potensial
aksi merambat atau berpropa-gasi sepanjang akson karena hadirnya
peningkatan potensial membran. Di samping itu, impuls saraf secara
kontinu diperkuat (amplifikasi) saat merambat sepanjang akson untuk
mempertahankan konstannya impuls saraf. Lihat gambar 4. Bayangkan
dua buah partisi saraf A dan B yang tak terpisah satu sama lain
dengan arah impuls mengarah dari A ke B. Jika A mendapat
rangsangan, proses terbukanya saluran-saluran itu akan terjadi di A
sehingga beda potensial transmembran pada daerah A meningkat.
Peningkatan beda potensial di A akan menimbulkan medan listrik yang
mempengaruhi daerah B yang ada di dekatnya. Medan listrik itu akan
merangsang saluran-saluran ion di B untuk terbuka dan memulai
proses yang serupa seperti pada A. Dengan cara itulah, rangsangan
dihantar dan diperkuat di tiap partisi melalui pertukaran ion antar
kedua sisi membran. Walau ketidakseimbangan relatif ionik berperan
untuk potensial istirahat itu hanyalah kecil, hanya sedikit sekali
fraksi gradien Na+-K+ yang dikacaukan oleh satu impuls saraf. Jadi,
suatu akson dapat menghantar impuls saraf tiap beberapa milisekon
dengan taraf konstan. Di samping itu, semua impuls saraf memiliki
amplitudo sama sehingga besar suatu rangsangan didasarkan pada
taraf atau frekuensi hentakan saraf dan bukan pada besar kecil
amplitudonya.III. Laju impuls saraf ditingkatkanoleh
myelinasisarSsumber:
http://home.unpar.ac.id/~integral/Volume%207/Integral%207%20No%201/NEUROTRANSMISI_ok.pdf
