Ciri yang menentukan dari sistem saraf somatik adalah bahwa sistem ini mengendalikan otot rangka. Indera somatik memberi informasi kepada sistem saraf tentang lingkungan eksternal, tetapi respons terhadapnya melalui gerakan otot volunter. Istilah "volunter" menunjukkan bahwa ada keputusan sadar untuk membuat gerakan.
Namun beberapa aspek sistem somatik menggunakan otot sukarela tanpa kontrol sadar. Salah satu contohnya adalah kemampuan pernapasan kita untuk beralih ke kendali tanpa kesadaran saat kita fokus pada tugas lain. Namun, otot-otot yang bertanggung jawab atas proses dasar pernapasan juga digunakan untuk berbicara yang sepenuhnya bersifat volunter.
Respon Kortikal
Rangsangan sensorik yang masuk melalui sel reseptor dan informasi yang diteruskan ke Sistem Saraf Pusat (SSP) melalui jalur masuk. Di korteks serebral, pemrosesan awal persepsi sensorik berlanjut ke pemrosesan asosiatif, dan kemudian integrasi di area korteks multimodal.
Tingkat pemrosesan ini dapat mengarah pada penggabungan persepsi sensorik ke dalam ingatan, tetapi yang lebih penting bahwa mereka mengarah pada respons. Penyelesaian pemrosesan kortikal melalui area sensorik primer, asosiatif, dan integratif menginisiasi kemajuan pemrosesan motorik yang serupa, biasanya di area korteks yang berbeda.
Sementara area korteks sensorik terletak di lobus oksipital, temporal, dan parietal, fungsi motorik sebagian besar dikendalikan oleh lobus frontal. Wilayah paling anterior lobus frontal (area prefrontal) penting untuk fungsi eksekutif, yaitu fungsi kognitif yang mengarah pada perilaku yang bertujuan.
Proses kognitif tingkat tinggi ini mencakup ingatan kerja yang dapat membantu mengatur dan mewakili informasi yang tidak ada dalam lingkungan sekitar. Lobus prefrontal bertanggung jawab atas aspek-aspek perhatian, seperti menghambat pemikiran dan tindakan yang mengganggu sehingga seseorang dapat fokus pada tujuan dan mengarahkan perilaku untuk mencapai tujuan tersebut.
Fungsi-fungsi korteks prefrontal integral bagi kepribadian individu, karena sebagian besar bertanggung jawab atas apa yang ingin dilakukan seseorang dan bagaimana mereka mencapai rencana-rencana tersebut.
Kasus terkenal kerusakan korteks prefrontal adalah kasus Phineas Gage, yang berasal dari tahun 1848. Dia adalah pekerja kereta api yang tertusuk paku logam pada area korteks prefrontalnya. Dia selamat dari kecelakaan tersebut, tetapi menurut laporan kepribadiannya mengalami perubahan drastis.
Korteks Motor Primer
Korteks motor primer terletak di dalam girus precentral lobus frontal. Seorang ahli bedah saraf, Walter Penfield menggambarkan pemahaman dasar tentang korteks motor primer dengan menstimulasi permukaan serebrum secara elektrik. Penfield akan menyelidiki permukaan korteks saat pasien hanya dalam kondisi bius lokal sehingga dia dapat mengamati respons terhadap stimulasi. Hal ini mengarah pada keyakinan bahwa girus precentral secara langsung merangsang gerakan otot.
Saat ini, kita tahu bahwa korteks motor primer menerima masukan dari beberapa area yang membantu dalam merencanakan gerakan dan output utamanya merangsang neuron vertebra untuk merangsang kontraksi otot rangka.
Korteks motor primer disusun dengan cara yang mirip dengan korteks somatosensori primer, yaitu memiliki peta topografis tubuh menciptakan homunculus motor. Neuron yang bertanggung jawab atas otot-otot kaki dan kaki bagian bawah berada di dinding medial girus precentral dengan paha, batang tubuh, dan bahu di puncak fissura longitudinal. Tangan dan wajah berada di wajah lateral girus.
Ruang relatif yang dialokasikan untuk berbagai wilayah diperbesar pada otot-otot yang memiliki inervasi lebih besar. Jumlah ruang korteks yang paling besar diberikan kepada otot-otot yang melakukan gerakan halus dan lincah seperti otot-otot jari dan wajah bagian bawah. Power Muscle yang melakukan gerakan yang lebih kasar, seperti buttock dan back, memakan jauh lebih sedikit ruang di korteks motor.
Korteks Motor Sekunder
Dalam menghasilkan respons motor, fungsi eksekutif korteks prefrontal akan perlu menginisiasi gerakan sebenarnya. Salah satu cara untuk mendefinisikan area prefrontal adalah sebagai wilayah lobus frontal yang tidak menghasilkan gerakan saat distimulasi secara elektrik. Ini terutama terletak di bagian anterior lobus frontal. Wilayah-wilayah lobus frontal yang tetap ada adalah wilayah korteks yang menghasilkan gerakan. Wilayah prefrontal memproyeksikan ke korteks motor sekunder yang mencakup korteks premotor dan area motor suplementer.
Dua wilayah penting yang membantu dalam merencanakan dan mengkoordinasikan gerakan terletak berdampingan dengan korteks motor primer. Korteks premotor berada lebih lateral, sedangkan area motor suplementer lebih medial dan superior. Area premotor membantu mengendalikan gerakan otot inti untuk menjaga postur selama gerakan, sedangkan area motor suplementer diyakini bertanggung jawab atas perencanaan dan koordinasi gerakan.
Area motor suplementer juga mengelola gerakan berurutan yang didasarkan pada pengalaman sebelumnya (yaitu, gerakan yang telah dipelajari). Neuron di wilayah-wilayah ini paling aktif menjelang inisiasi gerakan. Misalnya, wilayah-wilayah ini dapat mempersiapkan tubuh untuk gerakan yang diperlukan untuk mengemudikan mobil saat mengantisipasi perubahan lampu lalu lintas.
Bersebelahan dengan dua wilayah ini terdapat dua pusat perencanaan motor yang berspesialisasi. Bidang mata frontal bertanggung jawab untuk menggerakkan mata sebagai respons terhadap rangsangan visual. Terdapat hubungan langsung antara bidang mata frontal dan kolikulus superior.
Bagian anterior dari korteks premotor dan korteks motor primer adalah area Broca. Area ini bertanggung jawab untuk mengendalikan gerakan struktur produksi bicara. Area ini dinamai dari seorang ahli bedah dan ahli anatomi Prancis yang mempelajari pasien yang tidak dapat menghasilkan bicara. Mereka tidak memiliki gangguan dalam pemahaman bicara, hanya dalam menghasilkan bunyi saat berbicara. Kondisi ini menunjukkan adanya kerusakan atau perkembangan area Broca.
Jalur Desending
Keluaran motor dari korteks turun ke batang otak dan sumsum tulang belakang untuk mengendalikan otot melalui neuron motor. Neuron yang terletak di korteks motor primer, yang disebut sel Betz, adalah neuron korteks besar yang bersinaps dengan neuron motor lebih rendah di batang otak atau sumsum tulang belakang.
Dua jalur desenden yang dilalui oleh akson sel Betz adalah traktus kortikobulbar dan traktus kortikospinal. Kedua jalur ini dinamai berdasarkan asalnya dari korteks dan target mereka seperti batang otak atau sumsum tulang belakang.
Dua jalur desenden ini bertanggung jawab untuk gerakan sadar atau volunter otot rangka. Setiap perintah motor dari korteks motor primer dikirim melalui akson sel Betz untuk mengaktifkan neuron motor atas di inti motor kranial atau di tanduk ventral sumsum tulang belakang.
Akson traktus kortikobulbar bersifat ipsilateral, artinya mereka memproyeksikan dari korteks ke inti motor di sisi yang sama dari sistem saraf. Sebaliknya, akson traktus kortikospinal sebagian besar adalah kontralateral, artinya mereka melintasi garis tengah batang otak atau sumsum tulang belakang dan bersinaps di sisi tubuh yang berlawanan. Oleh karena itu, korteks motor kanan dari cerebrum mengendalikan otot di sisi kiri tubuh dan sebaliknya.
Traktus kortikospinal menurun dari korteks melalui white matter dalam yang dalam dari cerebrum. Kemudian melewati antara nukleus kaudatus dan putamen dari inti basal sebagai bungkus yang disebut kapsul internal. Kemudian traktus ini melewati otak tengah sebagai pedunkel serebral, setelah itu melalui pontomedulla.
Saat memasuki medulla, traktus ini membentuk traktus white matter besar yang disebut piramida. Titik acuan utama di batas medullary-spinal adalah dekusaasi piramidal, di mana sebagian besar serat dalam traktus kortikospinal menyeberang ke sisi sebelah otak. Pada titik ini, traktus ini memisahkan menjadi dua bagian, yang mengendalikan domain yang berbeda dari muskular.
Kontrol Apendikular
Traktus kortikospinal lateral terdiri dari serat-serat yang menyeberang garis tengah di dekusaasi piramidal. Akson-akson ini berpindah dari posisi anterior piramida di medulla ke kolom lateral sumsum tulang belakang. Akson-akson ini bertanggung jawab untuk mengendalikan otot-otot apendikular.
Pengaruh ini terhadap otot-otot apendikular berarti bahwa traktus kortikospinal lateral bertanggung jawab atas pergerakan otot-otot lengan dan kaki. Tanduk ventral di kedua sumsum tulang belakang serviks bagian bawah dan sumsum tulang belakang lumbar memiliki tanduk ventral yang lebih lebar, yang mewakili jumlah otot yang lebih besar yang dikendalikan oleh neuron motor ini.
Kontrol Aksial
Traktus kortikospinal anterior bertanggung jawab atas pengendalian otot-otot batang tubuh. Akson-akson ini tidak berdekusaasi di medulla. Sebaliknya, mereka tetap berada dalam posisi anterior saat menuruni batang otak dan memasuki sumsum tulang belakang. Akson-akson ini kemudian berjalan ke tingkat sumsum tulang belakang di mana mereka bersinaps dengan neuron motor bawah. Setelah mencapai tingkat yang sesuai, akson-akson ini berdekusaasi, memasuki tanduk ventral di sisi yang berlawanan dari sumsum tulang belakang dari tempat mereka masuk.
Di tanduk ventral, akson-akson ini bersinaps dengan neuron motor bawah yang sesuai. Neuron motor bawah berada di wilayah medial tanduk ventral, karena mereka mengendalikan otot-otot aksial dari batang tubuh.
Karena gerakan batang tubuh melibatkan kedua sisi tubuh, traktus kortikospinal anterior tidak sepenuhnya kontralateral. Beberapa cabang kolateral dari traktus ini akan memproyeksikan ke tanduk ventral ipsilateral untuk mengendalikan otot-otot sinergis di sisi tubuh tersebut, atau untuk menghambat otot-otot antagonis melalui interneuron dalam tanduk ventral.
Melalui pengaruh kedua sisi tubuh, traktus kortikospinal anterior dapat mengkoordinasikan otot-otot postur pada gerakan luas tubuh. Akson-akson yang berkoordinasi dalam traktus kortikospinal anterior ini sering dianggap bilateral, karena mereka bersifat baik ipsilateral maupun kontralateral.
Kontrol Ekstrapiramidal
Kontrol lain antara otak dan sumsum tulang belakang disebut sistem ekstrapiramidal. Nama ini berasal dari kenyataan bahwa sistem ini berada di luar jalur kortikospinal yang mencakup piramida di medulla. Beberapa jalur yang berasal dari batang otak berkontribusi pada sistem ini.
Traktus tectospinal berproyeksi dari otak tengah ke sumsum tulang belakang dan penting untuk gerakan postural yang dipicu oleh kolikulus superior. Nama traktus ini berasal dari nama alternatif untuk kolikulus superior yaitu tectum. Traktus retikulospinal menghubungkan sistem retikular dengan sumsum tulang belakang.
Traktus ini memengaruhi otot-otot batang tubuh dan tungkai proksimal yang berhubungan dengan postur dan pergerakan. Traktus retikulospinal juga berkontribusi pada tonus otot dan memengaruhi fungsi otonom. Traktus vestibulospinal menghubungkan nukleus sistem vestibular di batang otak dengan sumsum tulang belakang. Ini memungkinkan postur, gerakan, dan keseimbangan dimodulasi berdasarkan informasi keseimbangan yang diberikan oleh sistem vestibular.
Jalur-jalur sistem ekstrapiramidal dipengaruhi oleh struktur subkortikal. Misalnya, hubungan antara korteks motor sekunder dan sistem ekstrapiramidal mengatur gerakan tulang belakang dan tengkorak. Inti basal, yang penting untuk mengatur gerakan yang diinisiasi oleh SNC, memengaruhi sistem ekstrapiramidal serta umpan balik talamusnya ke korteks motor.
Gerakan sadar otot kita lebih rumit daripada sekadar mengirimkan satu perintah dari girus precentral ke neuron motor yang tepat. Selama gerakan dari setiap bagian tubuh, otot kita mengirimkan informasi kembali ke otak dan otak secara terus-menerus mengirimkan instruksi yang direvisi kembali ke otot.
Cerebellum penting dalam kontribusinya terhadap sistem motor karena membandingkan perintah motor serebral dengan umpan balik proprioseptif. Serat kortikospinal yang diproyeksikan ke tanduk ventral sumsum tulang belakang memiliki cabang yang juga bersinapsis di pons yang diproyeksikan ke cerebellum.
Selain itu, sensasi proprioseptif dari sistem kolom dorsal memiliki proyeksi cabang ke medulla yang selanjutnya diproyeksikan ke cerebellum. Dua aliran informasi ini dibandingkan di korteks cerebellum. Konflik antara perintah motor yang dikirim oleh cerebrum dan informasi posisi tubuh yang diberikan oleh proprioseptor menyebabkan cerebellum merangsang batang otak lalu kemudian mengirimkan perintah korektif ke sumsum tulang belakang melalui traktus rubrospinal.
Contoh bagaimana cerebellum mengoreksi perintah motor serebral dapat diilustrasikan dengan berjalan di dalam air. Perintah motor asli dari cerebrum untuk berjalan akan menghasilkan serangkaian gerakan yang sangat terkoordinasi. Namun, di dalam air, tubuh sebenarnya tidak dapat melakukan gerakan berjalan khas sesuai instruksi.
Cerebellum dapat mengubah perintah motor, merangsang otot-otot kaki untuk mengambil langkah-langkah yang lebih besar untuk mengatasi hambatan air. Cerebellum dapat melakukan perubahan yang diperlukan melalui traktus rubrospinal. Mengatur perintah dasar untuk berjalan juga bergantung pada refleks sumsum tulang belakang, tetapi cerebellum bertanggung jawab untuk menghitung respons yang sesuai.
Ketika cerebellum tidak berfungsi dengan baik, koordinasi dan keseimbangan sangat terganggu. Contoh yang paling nyata seperti yang terjadi selama konsumsi alkohol berlebihan. Alkohol menghambat kemampuan cerebellum untuk menginterpretasikan umpan balik proprioseptif sehingga lebih sulit untuk mengoordinasikan gerakan tubuh, seperti berjalan lurus atau mengarahkan gerakan tangan ke ujung hidung.
Output Tanduk Ventral
Sistem saraf somatik memberikan output secara khusus kepada otot rangka. Neuron motor yang bertanggung jawab atas kontraksi otot-otot ini ditemukan di tanduk ventral sumsum tulang belakang. Neuron multipolar besar ini memiliki rangkaian dendrit mengelilingi badan sel dan akson yang membentang keluar dari tanduk ventral.
Akson ini melewati akar saraf ventral untuk bergabung dengan saraf tulang belakang dan relatif panjang karena harus mencapai otot di periferi tubuh. Diameter badan sel mungkin mencapai ratusan mikrometer untuk mendukung panjang akson yang besar, beberapa akson bahkan dapat mencapai satu meter seperti yang terdapat pada neuron motor lumbar yang menginervasi otot di jari kaki.
Akson-akson ini juga akan bercabang untuk menginervasi beberapa serat otot. Bersama-sama, neuron motor dan semua serat otot yang dikendalikannya membentuk unit motor. Ukuran unit motor bervariasi. Beberapa mungkin berisi hingga 1000 serat otot, seperti pada otot kuadrisep, atau mungkin hanya memiliki 10 serat seperti pada otot ekstraokular. Jumlah serat otot yang menjadi bagian dari unit motor berkaitan dengan presisi pengendalian otot tersebut.
Selain itu, otot yang memiliki kontrol motor yang lebih halus memiliki lebih banyak unit motor yang terhubung ke mereka dan ini memerlukan bidang topografi yang lebih besar di korteks motor primer.
Akson neuron motor terhubung ke serat otot di persimpangan saraf-otot neuromuskuler. Ini adalah struktur sinaptik khusus di mana beberapa ujung akson bersinapsis dengan sarcolemma serat otot. Ujung sinaptik motor neuron melepaskan asetilkolin yang berikatan dengan reseptor pada sarcolemma.
Ikatan asetilkolin membuka saluran ion yang diaktifkan oleh ligan dan meningkatkan pergerakan kation melintasi sarcolemma. Kondisi ini menyebabkan depolarisasi sarcolemma dan memulai kontraksi otot. Sementara sinapsis lain menghasilkan potensial tergradasi yang harus mencapai ambang batas pada target pasca sinaptik.
Aktivitas di persimpangan saraf-otot secara andal menghasilkan kontraksi serat otot dengan setiap impuls saraf yang diterima dari neuron motor. Namun kekuatan kontraksi dan jumlah serat yang berkontraksi dapat dipengaruhi oleh frekuensi impuls neuron motor.
Refleks
Refleks somatik sederhana tidak melibatkan pusat-pusat yang lebih tinggi yang dibahas dalam aspek gerakan sadar atau sukarela. Refleks dapat bersifat tulang belakang atau kranial tergantung pada saraf dan komponen pusat yang terlibat.
Contoh sensasi panas dan nyeri dari kompor panas yang menyebabkan penarikan lengan melalui koneksi di sumsum tulang belakang yang menyebabkan kontraksi biceps brachii. Deskripsi refleks penarikan ini disederhanakan untuk menekankan bagian-bagian sistem saraf somatik.
Saat menarik tangan dari kompor, kita tidak ingin memperlambat refleks tersebut. Ketika biceps brachii berkontraksi triceps brachii antagonis harus rileks. Karena persimpangan saraf-otot bersifat murni eksitatorik maka biceps akan berkontraksi ketika saraf motor aktif.
Refleks menarik tangan dari kompor panas ini terjadi melalui interneuron di sumsum tulang belakang. Badan sel interneuron terletak di tanduk dorsal sumsum tulang belakang. Interneuron menerima sinaps dari akson neuron sensorik yang mendeteksi bahwa tangan sedang terbakar. Sebagai respons terhadap rangsangan ini dari neuron sensorik, interneuron kemudian menghambat neuron motor yang mengendalikan triceps brachii.
Ini dilakukan dengan melepaskan neurotransmitter atau sinyal lain yang hiperpolarisasi neuron motor yang terhubung dengan triceps brachii, membuatnya kurang mungkin untuk memulai potensial aksi. Dengan neuron motor ini dihambat maka triceps brachii rileks. Tanpa kontraksi antagonis, penarikan dari kompor panas menjadi lebih cepat dan mencegah kerusakan jaringan lebih lanjut.
Contoh lain dari refleks penarikan adalah saat menginjak stimulus yang menyakitkan, seperti tusukan atau batu tajam. Nociceptor yang diaktifkan oleh stimulus yang menyakitkan mengaktifkan neuron motor yang bertanggung jawab atas kontraksi otot tibialis anterior. Hal ini menyebabkan dorsifleksi kaki.
Interneuron penghambat yang diaktifkan oleh cabang kolateral serat nociceptor akan menghambat neuron motor otot gastrocnemius dan soleus untuk membatalkan fleksi plantar. Perbedaan penting dalam refleks ini adalah bahwa fleksi plantar kemungkinan besar sedang berlangsung saat kaki menekan tusukan. Kontraksi tibialis anterior bukanlah aspek paling penting dari refleks, karena kelanjutan fleksi plantar akan menyebabkan kerusakan lebih lanjut dari menginjak tusukan.
Jenis refleks lain adalah refleks regangan. Dalam refleks ini, ketika otot rangka direntangkan maka reseptor spindle otot teraktivasi. Akson dari struktur reseptor ini akan menyebabkan kontraksi langsung otot. Cabang dari serat spindle otot juga akan menghambat neuron motor otot antagonis. Refleks ini membantu menjaga panjang otot pada tingkat yang konstan. Contoh umum dari refleks ini adalah refleks lutut yang dipicu oleh palu karet yang dipukul melawan ligamen patellar dalam pemeriksaan fisik.
Refleks khusus untuk melindungi permukaan mata adalah refleks kornea atau refleks mata berkedip. Saat kornea distimulasi oleh stimulus taktil atau bahkan oleh cahaya terang dalam refleks terkait maka kedipan dimulai.
Komponen sensorik berjalan melalui saraf trigeminal yang membawa informasi somatosensori dari wajah atau melalui saraf optik jika rangsangannya adalah cahaya terang. Respon motorik berjalan melalui saraf fasialis dan menginervasi otot orbikularis oculi di sisi yang sama. Refleks ini biasanya diuji selama pemeriksaan fisik dengan menggunakan semprotan udara atau sentuhan lembut dengan aplikator berujung kapas.
Referensi:
Joan M. Robinson, RN., MSN. 2009. Anatomy & Physiology – Made Incredibly Easy. 3rd Ed. Wolters Kluwer. Lippincott Williams & Wilkins.
J. Gordon Betts, et. al. 2017. Anatomy & Physiology. Houston, Texas: Rice University. OpenStax.
Sherwood L. 2007. Human Physiology: From Cells to Systems. 6th ed. Jakarta: EGC.
Peate I & Nair M. Anatomy and Physiology For Nursing and Healthcare Students. Oxford: Wiley Blackwell
Posting Komentar