Dokumen tersebut membahas tentang neurofisiologi dasar sistem saraf. Sistem saraf merupakan sistem kompleks yang terdiri dari komponen sensorik, integrasi, dan motorik. Neuron adalah unit dasar sistem saraf yang berperan dalam transmisi impuls saraf melalui potensial aksi. Sinaps merupakan penghubung antara neuron yang melakukan komunikasi melalui neurotransmiter. Berbagai faktor mempengaruhi kecepatan konduksi impuls saraf.

2. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 1
C5 Neurofisiologi Dasar
Lecture Notes : Neurosains
Theme : Neurofisiologi Dasar
Oleh : dr. Nurhadi Ibrahim, Ph.D
A. Pendahuluan
Pembelajaran ini bermanfaat untuk mengetahui mekanisme
bagaimana sistem saraf ini bekerja. Intinya, perilaku atau kegiatan
dari seseorang manusia yang disadari maupun tidak disadari
adalah respon dari suatu stimulus. Sebagai seorang dokter, kita
harus mendeteksi defek pada sistem saraf.
B. Fungsi Sistem Saraf
Fungsi sistem saraf dapat dilihat dari beberapa aspek berikut ini,
antara lain :
1. Sistem saraf merupakan sistem yang kompleks di mana sistem
ini akan membuat organisme bisa berkomunikasi dengan
lingkungannya
2. Aspek fungsional dari sistem saraf adalah transmisi impuls saraf,
kontrol motorik, refleks, persepsi, emosi, dan homeostasis
3. Sistem kompleks ini disusun oleh komponen sensorik, integrasi,
dan komponen motorik atau organ target
4. Komponen sensorik akan mendeteksi perubahan stimulus
lingkungan internal atau eksternal
5. Komponen integrasi dari sistem saraf akan menerima,
menyimpan, dan memproses informasi dari lingkungan
eksternal maupun internal
C. Organisasi Sistem Saraf
Gambar 5.1 Organisasi Sistem Saraf 1

3. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 2
C5 Neurofisiologi Dasar
D. Neuron
Neuron merupakan unit dasar dari sistem saraf. Neuron sendiri
akan disusun oleh struktur seperti badan sel dan prosesus (dendrit
dan akson). Fungsi utama dari neuron adalah untuk mekanisme
listrik yang dijalankan untuk menyampaikan impuls. Neuron ini akan
disokong oleh neuroglia. Untuk lebih jelasnya silakan membaca dari
lecture notes C1 : histologi sistem saraf.
Di neuron ini akan terdapat akson yang juga memiliki suatu
struktur yang disebut axon initial segment di mana tersebar banyak
kanal ion. Berikut struktur dari axon initial segment :
Gambar 5.2 Macam-Macam Struktur pada Axon Initial Segment 2
Gambar 5.3 Hantaran Meloncat antar Nodus Ranvier1

4. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 3
C5 Neurofisiologi Dasar
Antar segmen akson yang bermielin akan terdapat struktur
yang disebut nodus Ranvier di mana nodus Ranvier ini tidak
memiliki mielin. Karena mielin merupakan insulator listrik, maka
hanya di bagian nodus Ranvier inilah dapat terjadi aliran listrik. Pada
nodus Ranvier sangat terkonsenterasi kanal berpintu listrik ion Na+
maupun ion K+
.
Karena jarak antar nodus ini dekat, menyebabkan arus bisa
mengalir di antara nodus aktif dan nodus inaktif di sebelahnya.
Intinya impuls akan meloncat dari satu nodus Ranvier ke nodus
Ranvier berikutnya.
Diketahui bahwa di dalam neuron pun terjadi metabolisme dan
sintesis. Badan sel akan membentuk atau mensintesis energi dan
kemudian akan ditranspor dengan mekanisme transpor aksonal.
Transpor aksonal ini dapat dibagi dua kelompok, antara lain :
 Dengan vesikel
- Anterograd (dari badan sel menuju terminal akson)
- Retrograd (dari akson menuju badan sel)
 Dengan depolarisasi listrik
Berikut mekanismenya secara detil :
E. Potensial Aksi
Sebelum membahas potensial aksi, harus membahas beberapa hal
penting yang tidak boleh dilupakan mengenai neurofisiologi,
antara lain :
1. Konsenterasi Ion dan Potensial Membran
Dapat diketahui bahwa di luar sel tepatnya cairan ekstrasel
akan tinggi kandungan ion Na+
, Cl-
, dan Ca2+
, sementara jika di
cairan intrasel akan tinggi kandungan ion K+
. Jika terjadi
Gambar 5.4 Transpor Aksonal 2
Gambar 5.5 Konsenterasi Ion 1

5. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 4
C5 Neurofisiologi Dasar
depolariasi atau penurunan potensial (menuju positif) akan
terjadi pensinyalan listrik. Untuk mengatur permeabilitasnya ada
kanal ion sehingga dapat terjadi homeostasis.
2. Potensial Berjenjang
Merupakan perubahan potensial membran yang tidak
melewati potensial ambang dan sifatnya jika semakin kuat
pemicu akan semakin kuat potensial berjenjang yang dihasilkan.
Sifat dari potensial berjenjang adalah decremental (menurun
stimulusnya semakin jauh jaraknya).
3. Potensial Aksi
Kondisi perubahan potensial membran sehingga melewati
potensial ambang. Jalur potensial aksi adalah dengan transpor
ion Na+
-K+
. Potensial aksi bersifat non-decremental. Hal ini
terjadi di neuron (saraf) yang dipengaruhi oleh :
1) Semakin besar diameter dari neuron semakin cepat
potensial aksi
2) Jika terdapat selubung myelin, potensial aksi akan meloncat
dari satu nodus renvier ke nodus renvier lain (lebih cepat)
Berikut proses potensial aksi :
1) Diawali dengan potensial istirahat -70 mV
2) Kemudian karena kanal ion K+
bocor, ion K+
keluar sel
perlahan-lahan
3) Akibatnya memicu membukanya kanal ion Na+
dan
menutupnya kanal ion K+
4) Selanjutnya influks Na+
ke dalam sel mengakibatkan
depolarisasi potensial membran
5) Depolarisasi berhenti sampai di angkat +30 mV
6) Nilai ini disebut potensial puncak
Gambar 5.6 Mekanisme Potensial Berjenjang 1
Integrasi dan Inisiasi Potensial
Aksi
1. EPSP
Menyebabkan depolarisasi
dan penurunan potensial
ambang (threshold).
2. IPSP
Menyebabkan hiperpolarisasi
dan meningkatkan potensial
ambang (threshold).

6. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 5
C5 Neurofisiologi Dasar
7) Selanjutnya, kanal ion Na+
tertutup diikuti membukanya
kanal ion K+
8) Kemudian, K+
keluar sel mengakibatkan repolarisasi ke
potensial istirahat
9) Perpindahan K+
keluar sel lebih lanjut mengakibatkan
hiperpolariasi melebihi potensial istirahat
10) Karena itu, kanal ion K+
tertutup dan membran kembali
istirahat
Selain itu, kita juga harus melihat dari kecepatan konduksi
impuls saraf menuju organ target. Kecepatan konduksi impuls saraf
ini akan dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut, antara lain :
 Semakin besar diameter neuron maka semakin cepat
 Semakin termielinisasi akson maka semakin cepat
 Jumlah zat-zat kimia yang dapat menutup kanal
 Konsenterasi dari ion pada cairan ekstrasel
F. Sinaps
Merupakan celah penghubung antara neuron ke neuron
maupun neuron ke organ efektor seperti otot dan kelenjar. Di sinaps
ini dapat terjadi komunikasi jalur elektrokimia. Pada sinaps akan ada
beberapa komponen yaitu membran prasinaps (berisi vesikel yang
mengandung neurotransmiter), celah sinaps, dan membran
postsinaps (mengandung reseptor neurotransmiter dan protein
Gambar 5.7 Mekanisme Potensial Aksi1
Berikut tiga kelas kanal ion
dalam pensinyalan listrik di sel
saraf :
1. Kanal Istirahat
Menginisiasi terjadinya
potensial istirahat.
2. Kanal Bergerbang Listrik
Berperan dalam
pengadaan potensial aksi.
3. Kanal Bergerbang Ligan
Kanal yang terbuka akibat
respon terhadap
neurotransmitter untuk
menginisasi potensial
sinaptik.

7. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 6
C5 Neurofisiologi Dasar
lain). Berdasarkan jalur pensinyalannya, sinaps akan dibedakan
menjadi dua macam, antara lain :
1. Sinaps Kimia
Komponen dari sinaps kimia antara lain :
 Membran presinaps
Mensintesis neurotransmitter dan melepaskan
neurotransmiter dengan suatu mekanisme.
 Celah sinaps
Celah diantara membran presinaps dan membran
postsinaps.
 Membran postsinaps
Memiliki reseptor neurotransmitter.
Berikut mekanisme sinaps kimia :
Neurotransmitter ini akan dilepaskan dengan cara
eksositosis vesikel jika ada Ca2+
yang masuk ke dalam membran
prasinaps. Kemudian, neurotransmiter tadi akan berikatan ke
reseptor yang ada di membran postsinaps. Penempelan itu
akan menyebabkan terbukanya kanal ion Na+
dan K+
sehingga
tercetus potensial aksi kembali.
Neurotransmitter yang akan meneruskan impuls ini juga
tidak baik bila selalu ada dan terus membuat tubuh melakukan
respon terhadap sesuatu yang mungkin telah selesai. Maka dari
itu perlu ada penghilangan neurotransmiter dengan
menggunakan enzim. Contohnya asetilkolin, jika ingin
Gambar 5.8 Mekanisme Pelepasan Neurotransmitter 2

8. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 7
C5 Neurofisiologi Dasar
menghilangkan asetilkolin, asetilkolin harus didegradasi
menggunakan enzim yang disebut asetilkolin esterase.
Kemudian, sinaps kimia ini dapat dibedakan menjadi dua
macam yaitu sinaps eksitatori dan sinaps inhibitori.
Perbedaannya hanya sinapsi eksitatori akan menurunkan
potensial membran (depolarisasi) sementara sinaps inhibitori
meningkatkan potensial membran (repolarisasi).
2. Sinaps Listrik (Gap Junction)
Sinaps ini akan melakukan konduksi sangat cepat. Terdapat di
otot jantung.
Sinaps awalnya berbentuk monosinaps namun akan menjadi
polisinaps akibat plastisitas sinaps. Sifat dari plastisitas sinaps ini
tidak permanen dan berhubungan dengan memori. Berbeda
dengan sinpstogenesis yang bersifat permanen. Berikut macam-
macam sinaps berdasarkan inhibitorik atau eksitatorik :
1. Sinaps Inhibitorik
Sinaps ini memodulasi penekanan sinyal dari suatu neuron ke
neuron lain. Ada dua macam cara penghambatan dari sinaps
inhibitorik yaitu dengan menghambat pada bagian terminal
akson dan menghambat di bagian perikarion (badan sel). Jika
terjadi penghambatan di perikarion semua sinyal akan
terhambat namun jika di terminal akson, masih dapat
menyalurkan sinyal lewat sinaps lain.
2. Sinaps Eksitatorik (Sumasi Potensial Berjenjang)
Intinya sumasi potensial berjenjang merupakan proses
penjumlahan (gabungan) pengiriman sinyal dari beberapa
sinyal yang dikirimkan oleh sel berbeda yang akan diterima oleh
satu neuron. Sumasi juga dapat dibedakan menjadi dua
kelompok, antara lain :
 Sumasi Spasial
Dalam sumasi spasial, berbagai terminal akson akan
menerima sinyal yang terdapat pada membran post sinaps
lalu dijumlahkan dna dikirimkan dalam satu kesatuan.
 Sumasi Temporal
Dalam sumasi temporal, sinyal dari suatu terminal akson
datang terus menerus dalam waktu tertentu.
Gambar 5.9
Sinaps Inhibitorik dan Eksitatorik1

9. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 8
C5 Neurofisiologi Dasar
Sinaps juga dapat dibedakan berdasarkan arah integrasi
sinyalnya, antara lain :
 Jalur Divergen
Satu neuron presinaps akan memberikan efek ke banyak
neuron post-sinaps.
 Jalur Konvergen
Banyak neuron presinaps akan memberikan efek ke neuron
postsinaps yang sedikit.
Gambar 5.10 Sumasi Spasial dan Sumasi Temporal1
Gambar 5.11 Jalur Konverven dan Divergen1

10. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 9
C5 Neurofisiologi Dasar
G. Neurokrin
Neurokrin ini akan disusun oleh tiga macam yaitu neurotransmitter,
neuromodulator, dan neurohormon. Berikut penjelasan berbagai
macam hal-hal tersebut :
a) Asetilkolin
Merupakan neurotransmiter yang umum dalam
pensinyalan saraf kepada otot. Lokasi keberadaan dari
asetilkolin antara lain di tiap ujung autonom preganglion,
seluruh saraf parasimpatik, ujung otot vasodilatator,
persimpangan miorenal, dan lain-lain.
Asetilkolin ini dapat dikenali oleh berbagai macam reseptor,
antara lain :
o Nicotinic receptor
o M1 receptor
o M2 receptor (otot jantung)
o M3 receptor
o M4 receptor (kelenjar)
o M5 receptor
b) Amina
Macam-macam neurotransmiternya antara lain dopamin,
norepinefrin, epinefrin, serotonin, dan histamin.
c) Asam Amino
o Eksitatorik
Macam-macam neurotransmiter yang dibentuk dari asam
amino dan bersifat eksitatorik adalah glutamat dan aspartat.
Glutamat sangat penting dalam proses pengubahan
potensial jangka pendek menjadi potensial jangka panjang.
Glutamat akan berada di korteks cerebral dan batang otak,
sementara aspartat akan berada di korteks cerebral bagian
visualisasi. Berikut mekanismenya perubahan potensial
jangka pendek menjadi potensial jangka panjang yang
diperankan oleh glutamat :

11. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 10
C5 Neurofisiologi Dasar
o Inhibitorik
Macam-macam neurotransmiter yang dibentuk dari asam
amino dan bersifat inhibitorik adalah glisin dan gamma-
aminobutyrate (GABA).
d) Polipeptida
Macam-macam neurotransmiter polipeptida adalah vasopresin
dan oksitosin yang dikeluarkan dari hipofisis posterior namun
diproduksi oleh hipotalamus
e) Purin
Macam-macam neurotransmiter purin adalah adenosin dan
adenosin triposphat (ATP).
f) Gas
Macam-macam gas yang menjadi neurotransmiter adalah
Gambar 5.12 Mekanisme Glutamat1

12. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 11
C5 Neurofisiologi Dasar
gas Nitrat Oksida (NO) dan gas karbon monoksida (CO). Gas
NO ini dapat mengakibatkan relaksasi pada dinding pembuluh
darah di penis sehingga terjadi ereksi.
g) Lipid
Contoh dari neurotransmitter lipid adalah anandamide.
H. Refleks
Refleks ini merupakan gerakan tanpa sadar yang dihasilkan dari
suatu stimulus yang spesifik. Terjadi melalui monosinaps maupun
polisinaps, di mana jika terjadi pada monosinaps akan terdapat
sebuah sinaps tunggal antara aferen dan eferen. Kemudian jika
melalui polisinaps akan terdapat dua atau lebih sinaps yang
berhubungan antara aferen dan eferen.
Dalam refleks ada istilah associative learning conditioned reflex
di mana terjadi respon refleks ke suatu stimulus yang pada awalnya
tidak menimbulkan respon. Respon ini terjadi akibat mengulang
pasangan respon yaitu respon normal stimulus dengan respon
normal lainnya.
Kemudian ada juga istilah operant conditioning di mana terjadi
pengkondisian makhluk hidup untuk melakukan suatu hal (misalnya
bekerja) akan mendapat penghargaan dan menghindari hukuman.
I. Pengaturan Memori dan Pembelajaran
Dalam hal ini ada dua macam jenis memori yaitu memori
eksplisit dan memori implisit. Berikut penjelasan lebih detil :
 Memori Eksplisit
Gambar 5.13 Jalur Refleks Monosinaps dan Polisinaps2

13. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 12
C5 Neurofisiologi Dasar
Memori ini diasosiasikan dengan kesadaran di mana memori ini
akan bergantung pada hippocampus serta beberapa struktur
medial di lobus temporal.
 Memori Implisit
Memori ini merupakan memori yang tidak sadar (refleks) dan
tidak terjadi pada hippocampus melainkan karena kemampuan
maupun kebiasaan.
Selain itu, ada juga long-term memory dan short-term memory
di mana long-term memory merupakan hasil pengubahan short-term
memory dengan aktivitas gen di mana terjadi kontrol sintesis protein
yang dibutuhkan untuk membentuk sinaps baru.
Dalam proses pembelajaran pasti akan ada mekanisme berpikir.
Ada empat faktor yang memengaruhi proses berpikir, antara lain :
1. Inout sensoris spesial
2. Input Spesifik dan non-spesifik
3. Output spesifik dan non-spesifik
4. Memory trace
Selama berpikir ini manusia membutuhkan bahasa agar dapat mengerti
apa yang dibaca dan dikatakan orang lain, maka di otak manusia
terdapat bagian-bagian yang telah terspesialisasi dalam pengaturan
bahasa, antara lain :
1. Area Broca
Merupakan daerah untuk area bicara motorik di mana menjadi
tempat kontrol otot untuk artikulasi.
Gambar 5.14 Pembentukan Long-term Memory 2

14. IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 13
C5 Neurofisiologi Dasar
2. Area Wernicke
Merupakan daerah untuk area bicara senosrik di mana menjadi
tempat pemahaman dan pengertian bahasa.
3. Fasiculus Arcuatus
Merupakan serabut asosiasi yang menghubungkan antara area
Broca dan area Wernicke.
4. Gyrus Angular
Merupakan pusat integrasi informasi dari auditori, visual, dan
somatestetik.
Daftar Acuan
1. Sherwood L. Introduction to human physiology. 8th ed. Pacific
Grove, Calif.: Brooks/Cole; 2013.
2. Ibrahim N. Basic neurophysiology. Lecture presented at; 2016;
Depok.