Prinsip dasar elektroneurograf sebagai pembaca sinyal listrik pada saraf manusia

PRINSIP DASAR ELEKTRONEUROGRAF
SEBAGAI PEMBACA SINYAL LISTRIK
PADA SARAF MANUSIA
Seminar Fisika
Oleh :
Dwi Eta D
Distributed by :
Pakgurufisika
www.pakgurufisika.blogspot.com
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
pakgurufisika.blogspot.compakgurufisika.blogspot.compakgurufisika.blogspot.com

1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Listrik memegang peran penting dalam kedokteran. Ada dua aspek listrik
dan magnet dalam pengobatan yaitu efek listrik-magnetik yang dihasilkan di
dalam tubuh dan aplikasi listrik-magnet ke permukaan tubuh. Listrik yang
dihasilkan di dalam tubuh berfungsi untuk mengontrol dan mengoperasikan saraf,
otot, dan organ (Cameron, John R, 2006: 236). Pada dasarnya semua fungsi dan
aktivitas tubuh melibatkan listrik dalam beberapa cara, seperti kerja otot yang
disebabkan oleh daya tarik dan tolakan dari muatan listrik. Aktivitas otak pada
dasarnya juga bersifat elektrik. Pada sistem saraf otak, semua sinyal dari otak dan
yang menuju otak melibatkan aliran arus listrik (Jayanti, 2011: 1).
Kontribusi pertama di bidang biolistrik diberikan oleh Luigi Galvani
pada tahun 1786. Selama hujan badai pada tahun 1786, Luigi Galvani menyentuh
otot tungkai seekor katak dengan menggunakan suatu metal dan teramati bahwa
otot katak tersebut berkontraksi. Dari pengamatan tersebut, dia menyimpulkan
bahwa aliran listrik akibat badai tersebut merambat melalui saraf katak sehingga
otot-ototnya berkontraksi.
Prinsip pengiriman informasi dari satu bagian tubuh ke bagian tubuh
yang lainnya tidak lepas aktivitas listrik yang ada di dalam sel saraf. Sel saraf
menghantarkan impuls dari satu bagian tubuh ke bagian tubuh yang lainnya.
Namun dengan mekanisme yang jauh berbeda dengan hantaran listrik pada suatu
konduktor metal. Dalam rentang waktu yang cukup lama, diketahui impuls dari
system saraf terdiri dari ion-ion yang mengalir sepanjang sel-sel saraf, analogi
dengan aliran elektron dalam suatu konduktor (Tipler, Paul A. 2001: 163). Namun
demikian sifat-sifat listrik dari sel saraf lebih lambat dan kekuatannya lebih
rendah (konduksinya ada atau tidak sama sekali) dibandingkan konduksi pada
metal.
Suatu sel saraf (neuron) adalah bagian terkecil dalam suatu skema saraf
dan berfungsi untuk menghantarkan informasi. Sel saraf terdiri dari tubuh serta

2
serabut yang mempunyai ranting. Serabutnya juga terdiri dari tubuh sel serta
serabut yang menyerupai ranting. Seabutnya juga terdiri dari dua macam, yaitu
dendrit dan akson. Dendrit bersama dengan tubuh sel berfungsi menerima
informasi berupa rangsangan dan sensor penerima maupun dari sel saraf yang
lainnya. Sedangkan akson berfungsi menghantarkan informasi ke bagian sel saraf
lain. Jika rangsangan yang diterima oleh dendrit atau tubuh sel pada setiap waktu,
intensitasnya berada pada ambang batas atau lebih, maka impuls saraf bereaksi
serta menjalar sepanjang akson.
Impuls menjalar di sepanjang akson dari tubuh sel menuju cabang
terminal. Akson merupakan suatu saluran panjang yang tipis berisi cairan dengan
nama aksoplasma. Sesampainya impuls saraf pada terminal, suatu substansi saraf
penghantar dilepaskan dan akan menyampaikan impuls ke penerima di sel
berikutnya. Selama proses penghantaran impuls saraf, aliran listrik mengalir ke
dalam dan keluar melalui membran dan arahnya tegak lurus terhadap perambatan
impuls.
Aliran listrik yang mengalir dalam saraf dapat diukur dengan
menggunakan alat yang dinamakan elektroneurograf (ENG) yang dapat
menghasilkan data yang berupa gelombang yang disebut elektroneurogram.
Elektroneurogram ini dapat digunakan untuk mengetahui keadaan lengkungan
refleks, untuk mengetahui kecepatan konduksi saraf motoris dan sensoris, dan
untuk menentukan penderita miastenia gravis (Gabriel, J. F. 1996: 222).
Mengingat pentingnya elektroneurograf dalam mendeteksi kesehatan dan
gangguan saraf manusia, maka disusunlah Makalah Seminar Fisika yang berjudul
“Prinsip Dasar Elektroneurograf Sebagai Pembaca Sinyal Listrik Pada Saraf
Manusia”.
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas, maka
dapat diidentifikasi permasalahan sebagai berikut :
1. Semua fungsi dan aktivitas tubuh melibatkan listrik dalam beberapa cara,
seperti kerja otot yang disebabkan oleh daya tarik dan tolakan dari muatan

3
listrik, ataupun proses penghantaran impuls pada sistem saraf dari dan menuju
otak yang juga melibatkan aliran listrik.
2. Prinsip pengiriman informasi dari satu bagian tubuh ke bagian tubuh yang
lainnya tidak lepas aktivitas listrik yang yang ada di dalam sel saraf.
3. Elektroneurograf (ENG) digunakan untuk mengukur aktivitas listrik dalam
saraf, sehingga menghasilkan data berupa elektroneurogram.
4. Elektroneurograf (ENG) sangat penting dalam mendeteksi kesehatan dan
gangguan saraf manusia.
C. Pembatasan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah yang telah diuraikan di atas, maka
permasalahan ini hanya dibatasi pada:
1. Pembahasan hanya pada saraf manusia.
2. Pembahasan hanya pada prinsip dasar Elektroneurograf (tidak dengan alat
pendeteksi sinyal listrik dalam tubuh yang lain).
3. Pembahasan hanya pada mekanisme perambatan arus listrik saraf sampai
pada Elektroneurograf (ENG) sehingga menghasilkan data elektroneurogram.
D. Perumusan Masalah
Berdasarkan pembatasan masalah yang telah diuraikan di atas, maka
dapat dibuat perumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana mekanisme saraf dapat menghantarkan listrik?
2. Bagaimana prinsip dasar Elektroneurograf (ENG) sehingga dapat digunakan
untuk mengukur dan mencatat aktivitas listrik dari saraf?
3. Bagaimana proses timbulnya sinyal Elektroneurograf (ENG)?
E. Tujuan Penulisan
Berdasarkan perumusan masalah yang telah diuraikan di atas, maka
tujuan dari penulisan Makalah ini adalah:
1. Menjelaskan mekanisme saraf dapat menghantarkan listrik.

4
2. Menjelaskan prinsip dasar Elektroneurograf (ENG) sehingga dapat digunakan
untuk mengukur dan mencatat aktivitas listrik dari saraf.
3. Menjelaskan proses timbulnya sinyal Elektroneurograf (ENG).
F. Manfaat Penulisan
Manfaat yang diharapkan dari penulisan Makalah Seminar Fisika ini
adalah:
1. Menambah pengetahuan bagi penulis dan pembaca pada umumnya mengenai
prinsip dasar Elektroneurograf sebagai pembaca sinyal listrik pada saraf
manusia.
2. Membuka cakrawala pengetahuan tentang aplikasi konsep fisika pada alat
kedokteran.

5
5
BAB II
PEMBAHASAN
A. Listrik dalam Tubuh
Listrik memegang peranan penting dalam kedokteran. Ada dua aspek
listrik dan magnet dalam pengobatan yaitu efek listrik dan magnetik yang
dihasilkan di dalam tubuh dan aplikasi listrik dan magnet ke permukaan
tubuh. Luigi Galvani memberikan kontribusi pertama di bidang ini pada tahun
1786 ketika ia menemukan listrik di kaki katak. Sejak saat itu bertahun-tahun
penelitian telah dilakukan dengan berbagai macam percobaan yang
berhubungan dengan efek listrik di dalam dan pada permukaan tubuh.
Penelitian dasar masalah ini disebut neurofisiologi (Gabriel 1996 : 201).
Listrik yang dihasilkan di dalam tubuh berfungsi untuk mengontrol
dan mengoperasikan saraf, otot, dan organ. Pada dasarnya semua fungsi dan
aktivitas tubuh melibatkan listrik dalam beberapa cara, diantaranya yaitu
kekuatan otot yang disebabkan oleh daya tarik dan tolakan dari muatan listrik.
Aktifitas otak pada dasarnya juga bersifat elektrik. Pada sistem saraf otak
semua sinyal dari otak dan yang menuju otak melibatkan aliran arus listrik
(Jayanti, 2011: 1).
Dalam melaksanakan fungsinya, tubuh banyak menghasilkan sinyal
listrik. Sinyal listrik yang dihasilkan merupakan hasil aksi elektrokimia sel
tertentu. Pengukuran isyarat listrik tubuh secara selektif sangat berguna untuk
memperoleh informasi klinik tentang fungsi tubuh dan gangguan pada organ-
organ tertentu. Potensial listrik dan sinyal listrik dapat diukur dengan alat-alat
sebagai berikut: Elektromiograf (EMG) adalah alat yang digunakan untuk
memantau aktivitas listrik otot, Elektrokardiograf (EKG) yang digunakan
untuk memantau aktivitas listrik jantung, Elektroensefalograf (EEG) yang
digunakan untuk memantau aktivitas listrik otak dan Elektroneurograf (ENG)
adalah alat yang digunakan untuk memantau aktivitas listrik pada saraf.

6
B. Aktivitas Kelistrikan pada Saraf
Sel saraf menghantarkan impuls dari satu bagian tubuh ke bagian
tubuh yang lainnya, namun dengan mekanisme yang jauh berbeda dengan
hantaran listrik pada suatu konduktor metal. Dalam rentang waktu yang
cukup lama, diketahui impuls dari sistem saraf terdiri dari ion-ion yang
mengalir sepanjang sel-sel saraf, analogi dengan aliran elektron dalam suatu
konduktor (Tipler, Paul A. 2001: 163). Namun demikian sifat-sifat listrik dari
sel saraf lebih lambat dan kekuatannya lebih rendah (konduksinya ada atau
tidak sama sekali) dibandingkan konduksi pada metal.
Suatu sel saraf (neuron) adalah bagian terkecil dalam suatu skema
saraf dan berfungsi untuk menghantarkan informasi. Sel saraf terdiri dari
tubuh serta serabut yang mempunyai ranting. Serabutnya juga terdiri dari
tubuh sel serta serabut yang menyerupai ranting. Serabutnya juga terdiri dari
dua macam, yaitu dendrit dan akson. Dendrit bersama dengan tubuh sel
berfungsi menerima informasi berupa rangsangan dari sensor penerima
maupun dari sel saraf yang lainnya, sedangkan akson berfungsi
menghantarkan informasi ke bagian sel saraf lain. Jika rangsangan yang
diterima oleh dendrit atau tubuh sel, intensitasnya berada pada ambang batas
atau lebih, maka impuls saraf bereaksi serta menjalar sepanjang akson.
Gambar berikut merupakan diagram dari suatu struktur sel saraf
(Gambar 2.1 (a)) dan foto mikro sel saraf dari cerebrum seekor kucing
(Gambar 2.1 (b)).
(a)

7
(b)
Gambar 2.1 (a) Diagram dari Suatu Struktur Sel Saraf
dan (b) Foto Mikro Sel Saraf dari
Cerebrum Seekor Kucing (Sumber:
Tipler, Paul A, 2001: 163).
Impuls menjalar di sepanjang akson dari tubuh sel menuju cabang
terminal. Sesampainya impuls saraf pada terminal, suatu substansi saraf
penghantar dilepaskan dan akan menyampaikan impuls ke penerima di sel
berikutnya. Akson merupakan suatu saluran panjang yang tipis berisi cairan
dengan nama aksoplasma. Berikut ini merupakan gambar penampang bujur
suatu akson.
Gambar 2.2 Penampang Bujur Suatu Akson (Sumber:
Penampang lintang yang kecil dari suatu akson dengan tahanan
tinggi, aksoplasmanya membentuk suatu hambatan yang tinggi. Hal ini
dikarenakan bahwa hambatan penghantar sebanding dengan panjang
penghantar dan berbanding terbalik dengan luas penampang lintang
penghantar tersebut atau dapat ditulis dalam persamaan berikut:
A
L
ρR  (2.1)

8
di mana konstanta kesebandingan disebut ρ resistivitas material penghantar
yang dinyatakan dalam ohm meter ( .m ). Jadi secarik akson dengan panjang
1 cm memiliki tahanan listrik sebesar  8
102,5 , tahanan ini lebih besar
dibandingkan sebatang kayu dengan panjang dan luas yang sama (dengan
luas dan panjang yang sama, sebatang kayu memiliki tahanan listrik sebesar
10
10 sampai 16
10 ).
Untuk memahami bagaimana impuls saraf dapat dihantarkan melalui
medium tersebut, maka perlu dipahami terlebih dahulu faktor fisiologi suatu
sel saraf sebelum memperoleh rangsangan, atau dengan kata lain berada
dalam keadaan istirahat.
1. Sel Saraf Dalam Keadaan Istirahat
Dalam suatu sel saraf maupun sel-sel hidup lainnya, membran
sel mempertahankan kondisi intraseluler yang berbeda dengan
lingkungan ekstraselulernya. Setiap sel saraf menghasilkan ion negatif
tepat di dalam sel dan juga ion positif tepat di luar membran sel, seperti
yang terlihat pada gambar berikut.
Gambar 2.3 Distribusi Tegangan Listrik Sepanjang Membran
Sel Saraf dalam Kondisi Istirahatnya (Sumber:
Konsentrasi ion Kalium (K+
) di dalam cairan pada bagian dalam
membran sel 30 kali lebih banyak dari pada yang diluar sedangkan
konsentrasi ion Natrium (Na+
) sepuluh kali lebih banyak di bagian luar

9
membran sel dibandingkan dengan bagian dalam, seperti yang telah
disajikan dalam tabel berikut.
Tabel 2.1 Konsentrasi Ion di Dalam dan di Luar Sel Saraf Istirahat yang
Umum
Konsentrasi (mmol/L)
Di dalam Di luar
Na+
15 145
K+
150 5
Cl-
9 120
Lainnnya 156 30
Sel saraf menggunakan difusi pasif dan transportasi aktif untuk
mempertahankan perbedaan ini melalui membran selnya.
Saat sel saraf berada dalam keadaan istirahat, jumlah ion Na+
di
luar membran sel lebih besar dari pada di dalam. Membran sel saraf yang
berada dalam keadaan istirahat tidak permiabel terhadap anion yang
besar (atau terhadap jenis muatan negatif besar lainnya, seperti protein)
dengan demikian kelebihan muatan negatif terbentuk tepat di bagian
dalam permukaan membran sel. Beda potensial (perubahan energi
potensial per satuan muatan) pada membran sel sekitar 70 mV, dan
potensial listrik di luar sel adalah nol. Dengan demikian potensial di
dalam membran sel -70 mV. Ini adalah potensial sel saraf dalam keadaan
istirahat.
Susunan muatan pada setiap permukaan membran sel saraf
menyerupai kapasitor bermuatan. Medan listrik di antara kapasitor pelat
sejajar adalah seragam, sehingga dapat dihitung medan listrik pada
membran sel dengan menggunakan persamaan:
VE 

(2.2)
di mana E adalah medan listrik. Dengan demikian gaya yang dihasilkan
oleh medan ini terhadap suatu ion positif dapat diperoleh dengan
persamaan:
EqF

 (2.3)

10
di mana F adalah gaya dan q adalah muatan listrik.
2. Rangsangan Sel Saraf
Potensial sel saraf dalam keadaan istirahat dapat diganggu oleh
rangsangan kimia maupun fisis. Rangsangan fisis ini misalnya penusukan
sel saraf menggunakan elektroda dan rangsangan kimia misalnya
pemberian zat kimia seperti pemberian cairan NaCl yang diberikan pada
kornea mata. Pada saat rangsangan datang ke membran sel, maka
permeabilitas membran sel akan meningkat, akibatnya terjadilah difusi
ion Na+
dengan cepat ke dalam sel sehingga di dalam sel menjadi lebih
positif dan potensial membran meningkat. Gangguan ini mungkin hanya
sedikit mempengaruhi potensial membran pada titik rangsangan. Pada
kasus ini, potensial membran dengan cepat kembali pada nilai
istirahatnya yaitu -70 mV. Efek dari rangsangan ini, dinyatakan s1 seperti
diperlihatkan pada gambar berikut.
Gambar 2.4 Pulsa Potensial Aksi (Sumber: Tipler, Paul A,
2001: 165).
Apabila rangsangan cukup kuat (efek rangsangan dinyatakan s2)
maka akan menyebabkan depolarisasi dari potensial istirahat, yaitu dari -
70 mV menjadi sekitar -50 mV. Potensial ini disebut potensial ambang.
Karena potensial ambang telah tercapai, maka permeabilitas Na+
akan

11
meningkat. Ion Na+
yang mengalir memasuki sel menimbulkan arus
listrik. Arus listrik ini memenuhi persamaan:
Δt
ΔQ
I  (2.4)
dengan I adalah arus listrik, ΔQ adalah muatan yang mengalir melalui
penampang, dan Δt adalah selang waktu.
Fluks Na+
pada bagian dalam membran menghasilkan
perubahan polaritas membran dan menyebabkan perubahan potensial
listrik sebesar +40 mV (menyimpang 110 mV dari potensial istirahat)
yang merupakan puncak depolarisasi. Selanjutnya setelah puncak
depolarisasi, ion Na+
keluar, sehingga depolarisasi berakhir pada tempat
ragsangan semula akhirnya potensial membran menjadi seperti pada
keadaan istirahat.
Setelah depolarisasi, saluran Na+
tetap tertutup untuk waktu
yang cukup singkat (beberapa milisekon) sampai membran sel saraf tidak
dapat dirangsang lagi. Periode ini dinamakan dengan periode pemulihan.
Perubahan transien pada potensial listrik diantara membran dinyatakan
sebagai potensial aksi.
3. Perambatan Impuls Saraf
Depolarisasi lokal pada titik mula rangsangan menyebabkan
gerakan difusi pasif ion yang berada pada daerah rangsangan seperti yang
terlihat pada gambar berikut.

12
Gambar 2.5 Perambatan Suatu Pulsa Potensial
Aksi (Sumber: Tipler, Paul A,
2001: 165).
Potensial membran pada daerah tersebut mencapai nilai ambang
-50 mV. Dengan demikian permeabilitasnya terhadap Na+
menjadi
meningkat secara tiba-tiba dan potensial aksi +40 mV merambat
menyerupai gelombang sepanjang sel saraf. Karena adanya periode
pemulihan, impuls saraf hanya dapat merambat pada satu arah tertentu
saja, yaitu menjauhi tubuh sel saraf. Impuls akan terus bergerak hingga
mencapai terminal, dan menyebabkan dilepaskannya neurotransmiter
dari membran sel saraf. Neurotransmiter yang dihasilkan menjembatani
rentang antar sel saraf, sehingga seluruh proses dapat terulang.

13
Selama proses penghantaran impuls saraf, aliran listrik mengalir
ke dalam dan ke luar melalui membran serta tegak lurus terhadap arah
perambatan impuls. Seberapa jauhpun akson, impuls tidak pernah
memerlukan penguatan, impuls akan terus merambat dengan kekuatan
yang sama dari rangsangan awal.
Sebagian akson diselimuti oleh sejumlah lapisan mielin. Lapisan
ini terbentuk ketika sel-sel Schwan membungkus akson. Ruang antara
lapisan mielin selebar 1 mikrometer, yang disebut “Ranvier Node” dan
terbentuk pada setiap interval 1 sampai 2 mm sepanjang akson seperti
yang terlihat pada Gambar 2.6 berikut.
Gambar 2.6 Bagian Pemisahan Melalui (a) Sebuah
“Bare” (Nonmielin) Sel Saraf Akson dan
(b) Sebuah Saraf Akson yang Dikelilingi
Dengan Sarungnya (Mielin) (Sumber:

14
Gambar 2.6 (c) Bagian Longitudinal Memasuki Akson
Suatu Mielin Sel Saraf dan (d) Gambar
Mikro Dari Suatu Akson Dengan Mielin
Bersama Dengan “Ranvier Node” Pada
Bagian Tengah Gambar (Sumber: Tipler,
Paul A, 2001: 166).
Perambatan impuls melalui akson yang diselimuti lapisan mielin
sedikit berbeda dengan perambatan melalui akson tanpa mielin. Lapisan
mielin merupakan suatu insulator yang baik, sehingga ion tidak dapat
mengalir menembus lapisan tersebut. Aktivitas listrik pada sel saraf yang
dilapisi mielin hanya terbatas pada node ranvier, karena adanya
konsentrasi yang cukup besar dari saluran ion yang bergantung pada
tegangan. Potensial aksi hanya dapat dihasilkan pada node ranvier dan
“meloncat” dengan cepat sepanjang akson yang disebabkan oleh difusi
ion –ion melalui aksoplasma dan cairan ekstraseluler. Hal tersebut dapat
dilihat pada Gambar 2,7 berikut.

15
Gambar 2.7 Proses Perambatan Suatu Pulsa
Potensial Aksi di Sepanjang Akson
Saraf Mielin (Sumber: Tipler, Paul
A, 2001: 165).
Dari Gambar 2.7 di atas juga terlihat bahwa selama proses
perambatan dari suatu pulsa potensial aksi di sepanjang akson saraf
mielin, impuls akan meloncat dari suatu node ke node lainnya, yang
sangat mempercepat konduksi impuls saraf. Kondisi ini berlawanan
dengan perjalanan yang kontinu dari potensial aksi di sepanjang suatu
akson mielin.
Kecepatan rambat pada akson dengan lapisan mielin adalah 12
m/s. Kecepatan rambat ini juga bergantug pada hambatan dari
aksoplasma dan kapasitas membran. Karena hambatan berbanding
terbalik dengan penampang lintang suatu kawat, sehingga akson dengan
diameter yang lebih besar memiliki hambatan yang lebih kecil serta cepat
rambat yang tinggi. Kapasitas berbanding terbalik dengan jarak antar
plat. Dengan demikian akson dengan lapisan mielin memiliki kapasitansi
yang lebih rendah dibandingkan akson tanpa lapisan mielin. Semakin
randah kapasitansi membran, semakin kecil muatannya, dan waktu
depolarisasinya semakin singkat, kedua hal ini menjelaskan mengapa
kecepatan rambat pada akson dengan lapisan mielin begitu tinggi.
Pengamatan mengenai cepat rambat pada berbagai macam variasi sel
saraf telah menunjukkan bahwa terdapat korelasi antara hambatan dan
kapasitansinya.

16
C. Elektroneurograf
Aliran listrik yang mengalir dalam saraf dapat diukur dengan
menggunakan alat yang dinamakan elektroneurograf (ENG) yang dapat
menghasilkan data yang berupa gelombang yang disebut elektroneurogram.
Elektroneurogram ini dapat digunakan untuk mengetahui keadaan lengkungan
refleks, untuk mengetahui kecepatan konduksi saraf motoris dan sensoris, dan
untuk menentukan penderita miastenia gravis.
1. Prinsip Dasar Elektroneurograf (ENG)
Elektroneurograf terdiri dari elektroda, amplifier, dan osiloskop
sinar katoda. Elektroda merupakan alat yang langsung berhubungan
dengan tubuh. Amplifier digunakan untuk memperkuat perubahan
potensial 1000 kali atau lebih, dan osiloskop sinar katoda memungkinkan
perekaman kegiatan listrik secara mudah dan cepat (Ganong, William F,
1995: 50).
a. Elektroda
Kegunaan dari elektroda yaitu untuk memindahkan transmisi
ion ke penyalur elektron (Gabriel 1996 : 215). Ada berbagai macam
bentuk elektroda, seperti elektroda jarum (mikro elektroda),
elektroda mikro pipet, dan elektroda permukaan kulit, namun
elektroda yang digunakan dalam elektroneurograf adalah elektroda
jarum (mikro elektroda) dan elektroda mikro pipet.
Elektroda jarum atau disebut juga mikro elektroda berbentuk
jarum dan dipergunakan untuk mengukur aktivitas motor unit
tunggal. Elektroda ini terbuat dari baja anti karat (Gabriel, 1996 :
216).
Gambar 2.8 Elektroda Jarum (Sumber: Gabriel,
1996: 216)
Elektroda mikro pipet dibuat dari bahan gelas. Cara
pembuatannya ialah pipa gelas dipanaskan kemudian ditarik cepat-

17
cepat dan selanjutnya ujung gelas tersebut dipotong. Diameter
elektroda ini berukuran tidak lebih dari 0,5 um. Berikut ini
merupakan gambar elektroda mikropipet.
Gambar 2.9 Elektroda Mikro Pipet (Sumber: Gabriel,
1996: 217).
Di dalam pipa diisi elektrolit sehingga diperoleh kontak
penyaluran yang baik dengan kawat perak sehingga dapat
dipergunakan untuk menyalurkan potensial ke dalam sebuah sel.
Elektroda sesungguhnya terdiri dari larutan elektrolit yang berada di
ujung kapiler. Tahanan elektroda sebesar 10 M  tetapi sering pula
mempunyai tahanan yang lebih tinggi lagi. Kegunaan elektroda ini
untuk mengukur potensial biolistrik di dekat atau di dalam sebuah
sel.
b. Amplifier dan Osiloskop Sinar Katoda
Osiloskop sinar katoda (OSK) digunakan untuk mengukur
kegiatan listrik di jaringan saraf. Pada OSK, elektron yang
dilepaskan dari katoda dikumpulkan menjadi berkas sinar terfokus
pada tabung kaca yang mengandung katoda seperti yang telah
ditunjukkan pada Gambar 2.10 berikut.

18
Gambar 2.10 Diagram Sederhana Hubungan
Utama Untuk Merekam
Perubahan Potensial Aksi Pada
Saraf (Sumber: Ganong, William
F, 1995: 50).
Kaca tersebut dilapisi salah satu dari sejumlah bahan (fosfor)
yang bersinar bila terkena elektron. Selain itu tabung sinar katoda
dilengkapi dengan dua pasang lempengan, yaitu satu pasang yang
dinamakan lempengan defleksi horizontal (ditempatkan pada salah
satu sisi berkas elektron), dan satu pasang lempengan defleksi
vertikal (ditempatkan di atas dan di bawah berkas elektron). Bila
muatan negatif diberikan pada lempeng sebelah kiri dan muatan
negatif pada lempeng sebelah kanan, maka berkas elektron akan
ditolak menjauhi lempeng kiri dan ditarik ke arah lempeng kanan,
jadi menarik gelombang ke arah kanan dan ini akan menyebabkan
bercak cahaya pada permukaan fluoresen layar sinar katoda bergerak
ke kanan. Demikian pula, muatan positif dan negatif dapat diberikan
pada lempeng defleksi vertikal untuk menggerakkan berkas ke arah
atas atau bawah.
Lempengan vertikal
Lempengan Horizontal

19
Karena elektron bergerak dalam kecepatan yang sangat tinggi
dank arena lempengan tabung sinar katoda secara bergantian dapat
diberi muatan positif atau negatif dalam waktu kurang dari satu per
sejuta detik, maka jelas bahwa bercak cahaya pada permukaan
tabung dapat juga digerakkan ke hampir setiap posisi dalam waktu
kurang dari satu per sejuta detik.
Untuk mencatat potensial aksi dengan menggunakan tabung
osiloskop sinar katoda, harus digunakan dua sirkuit listrik. Sirkuit
listrik tersebut, yaitu generator sapuan dan amplifier. Generator
sapuan mengendalikan voltase pada lempeng defleksi horizontal
sedangkan amplifier mengendalikan voltase pada lempeng defleksi
vertikal. Generator sapuan ini secara otomatis menyebabkan bercak
cahaya dimulai sisi kiri dan bergerak perlahan-lahan ke kanan. Bila
bercak mencapai sisi kanan ia akan melompat balik dengan segera ke
sisi kiri dan memulai jejak baru.
Amplifier memperbesar isyarat yang berasal dari saraf. Bila
terjadi perubahan potensial membran sementara bercak cahaya
sedang bergerak melalui layar, maka perubahan potensial ini akan
diperbesar dan akan menyebabkan bercak naik ke atas atau turun ke
bawah. Dengan kata lain, generator sapuan menyelenggarakan
pergerakan lateral berkas elektron sementara amplifier
menyelenggarakan pergerakan vertikal yang berbanding langsung
dengan perubahan potensial membran yang ditangkap oleh
elektroda.
2. Proses Timbulnya Sinyal Elektroneurograf
a) Potensial Membran Istirahat
Bila dua elektroda dihubungkan dengan suatu OSK melalui
amplifier yang sesuai, dan diletakkan di permukaan suatu akson
tunggal, tidak terjadi perbedaan potensial. Tetapi bila satu elektroda
dimasukkan ke dalam sel, akan tampak perubahan potensial yang
menetap. Pada keadaan istirahat (tidak ada proses konduksi impuls

20
listrik), di dalam sel akan lebih negatif dibandingkan di luar sel.
Apabila perbedaan potensial ini diukur akan mencapai sekitar -70
mV. Membran sel ini disebut dalam keadaan polarisasi dengan suatu
potensial membran istirahat -70 mV dan pada osiloskop akan muncul
pulsa sebagai berikut.
Gambar 2.11 Pulsa Potensial Membran
Istirahat (Sumber: Gabriel,
1996: 207).
b) Potensial Aksi
Potensial aksi timbul dalam dua stadium terpisah yaitu
depolarisasi dan repolarisasi. Manifestasi pertama datangnya
potensial aksi adalah permulaan depolarisasi membran. Depolarisasi
membran terjadi apabila dilakukan pemberian rangsangan terhadap
membran. Rangsangan yang diberikan ini akan mengakibatkan
muatan di dalam sel menjadi kurang negatif dari pada di luar sel dan
potensial membran akan meningkat. Keadaan membran ini dikatakan
menjadi depolarisasi dan besarnya sekitar 20 mV.
Waktu (ms)

21
Gambar 2.12 Pulsa Pada Saraf Akibat
Rangsangan (Sumber:
Gabriel, 1996: 208).
Setelah depolarisasi awal, kecepatan depolarisasi
meningkat. Setelah itu gambaran pada osiloskop dengan cepat
mencapai dan melampaui (overshoot) garis isopotensial (potensial
nol) sampai mencapai +40 mV. Depolarisasi sel membran secara
tiba-tiba ini berlangsung kurang dari 1 detik.
Gambar 2.13 Pulsa Potensial Aksi
(Depolarisasi) Pada Saraf
(Sumber: Gabriel, 1996:
208).
Segera setelah potensial aksi mencapai puncak, kemudian
gambar pada osiloskop berbalik dan turun dengan cepat ke tingkat
Waktu (ms)
-50
-50
Waktu (ms)
Potensial(mV)Potensial(mV)

22
istirahat. Hal ini menunjukkan terjadinya repolarisasi dan
ditunjukkan oleh gambar berikut.
Gambar 2.14 Pulsa Potensial Aksi (Repolarisasi)
Pada Saraf (Sumber: Gabriel, 1996:
208).
Bila repolarisasi menurun dan gambaran mendekati tingkat
istirahat dengan lebih lambat. Kenaikan yang tajam (spike potential)
dan penurunan yang cepat adalah potensial aksi.
c) Hiperpolarisasi
Setelah mencapai garis istirahat semula, grafik masih turun
membentuk hiperpolarisasi. Keadaan ini segera timbul setiap setelah
potensial aksi, tetapi berkurang secara bertahap dan potensial
membran meningkat sampai ia mencapai posisi sehingga
memungkinkan mulainya potensial aksi baru apabila saraf mendapat
rangsangan. Amplitudo hiperpolarisasi hanya 1-2 mV meskipun
berlangsung kira-kira 4 ms, seperti yang disajikan pada gambar
berikut.
Waktu (ms)
--50
Potensial(mV)

23
Gambar 2.15 Potensial Aksi Pada Saraf yang Direkam
Dengan Satu Elektroda di Dalam Sel
(Sumber: Ganong, William F, 1995: 51).
Pulsa yang ditampilkan pada osiloskop sinar katoda cenderung
seperti grafik berdistribusi normal (distribusi gauss), sehingga memenuhi
fungsi distribusi (gauss), yaitu
)2/(2σ2μ)-(t-
e
2πσ
1
, dengan μadalah
rata-rata potensial membran dan σ adalah standar deviasi potensial
membran. Oleh karena itu, perlu untuk mencari rata-rata dan standar
deviasi terlebih dahulu untuk mencari persamaan pada pulsa.
Hubungan beda potensial dengan waktu ditunjukkan oleh
t
QR
V(t)  , dan rata-rata potensial membran (μ) dan standar deviasi ( σ )
dapat diperoleh dengan cara sebagai berikut:
 t
QR t
0
t
0
dt
t
QR
t
0
dt
t
1
t
QR
μ
2


 












Waktu (ms)
0

24
t
QR

Karena rata-rata positif, maka rata-rata yang diperolah adalah
t
QR
μ  (2.5)
  






t
0
dt
t
QR2μ-tσ
Substitusi persamaan (2.5) ke dalam persamaan di atas, sehingga
   
 
   
  0
t
QR
2
1
t
QR
22QRt
2
1
t
QR
2
1
t
QR
22QRt
2
1
t
0
t
0
dt
t
QR
t
QR
2-QRt
t
0
dt
t
QR
t
QR
t
QR
2-2t
t
0
dt
t
QR2
t
QR
-tσ
2
32
2
32
32
2


 




















 




















 












   
2
32
t
QR
2
1
t
QR
22QRt
2
1
 (2.6)
Pulsa yang terekam memenuhi distribusi gauss
)2/(2σ2μ)-(t-
e
2πσ
1
dengan mensubstitusikan persamaan (2.5) dan (2.6), maka persamaan di
atas akan menjadi
   
   
2
2t
3QR
2
1
t
2QR
22QRt
2
12
2)
t
QR
-(t
-
e
2π
t
QR
2
1
t
QR
22QRt
2
1
1
I
2
32


















25
makaV,
t
QR
karena 
 2
t3V
2
1t22V3Vt
2
12
2V)-(t
-
e
2πt3V
2
1
t22V3Vt
2
1
1
I








 (2.17)
di mana, I adalah distribusi pulsa potensial membran, V adalah potensial
membran, Q adalah muatan, R adalah hambatan, dan t adalah waktu.
3. Penggunaan Elektroneurograf (ENG)
Elektroneurograf dapat digunakan untuk mengetahui keadaan
lengkungan refleks, kecepatan konduksi saraf motoris dan sensoris, dan
untuk menentukan penderita miastenia gravis.

27
BAB III
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan yang telah dikemukakan di depan, maka dapat
diambil kesimpulan bahwa :
1. Mekanisme saraf dapat menghantarkan listrik
Beda potensial di dalam membran saat saraf dalam keadaan istirahat sekitar -
70 mV, apabila potensial dalam keadaan istirahat diganggu oleh rangsangan
kimia maupun fisis maka saluran membran akan terbuka dan membiarkan
ion-ion Na+
masuk dari luar sel ke dalam sel. Hal ini menyebabkan dalam sel
akan menjadi lebih positif daripada di luar sel, sehingga terjadi depolarisasi.
Depolarisasi akan berlanjut sampai dengan potensial membran mencapai kira-
kira +40 mV dan merambat menyerupai gelombang sepanjang sel saraf pada
satu arah sebagai impuls saraf. Selama proses penghantaran impuls saraf,
aliran listrik mengalir ke dalam dan ke luar melalui membran serta tegak
lurus terhadap perampatan impuls. Potensial membran yang mencapai +40
mV ini berlangsung sangat cepat, kurang dari 1 milidetik (ms). Setelah itu,
ion natrium keluar sehingga akhirnya potensial membran menjadi –70 mV
kembali. Proses ini dinamakan repolarisasi.
2. Prinsip dasar Elektroneurograf (ENG) sehingga dapat digunakan untuk
mengukur dan mencatat aktivitas listrik dari saraf.
Elektroneurograf adalah alat untuk merekam aliran listrik yang terjadi selama
proses penghantaran impuls saraf. Elektroneurograf terdiri dari elektroda,
amplifier, dan osiloskop sinar katoda. Elektrode yang sering dipakai adalah
mikro elektroda ataupun elektroda mikro pipet. Elektrode ini ditusukkan
dalam sel saraf sehingga perubahan potensial dapat terdeteksi. Perubahan
potensial yang ditangkap kemudian diperkuat dengan menggunakan amplifier
dan diperlihatkan pada layar osiloskop sinar katoda.
26

27
3. Proses timbulnya sinyal Elektroneurograf
Signal elektroneurograf timbul melalui beberapa proses, yaitu dimulai dari
potensial membran istirahat, kemudian muncul potensial aksi (depolarosasi
dan repolarisasi), setelah itu hiperpolarisasi, lalu kembali lagi ke keadaan
istirahat.
B. Saran
Selain pembahasan mengenai prinsip dasar elektroneurograf sebagai
pembaca sinyal listrik pada saraf manusia, penulis menyarankan:
1. Dapat dilakukan kajian lebih lanjut mengenai prinsip dasar alat pendeteksi
sinyal listrik dalam tubuh lain.

28
DAFTAR PUSTAKA
Cameron, John R. 2006. Fisika Tubuh Manusia. (diterjemahkan oleh Lmyarni I.
Sardy). Jakarta: Sagung Seto.
Gabriel, J.F. 1996. Fisika Kedokteran. Jakarta: EGC
Ganong, William F. (1995). Fisiologi Kedokteran. (diterjemahkan oleh
Sumartono Prawirosusanto). Jakarta : EGC
Guyton, Arthur C. 1990. Fisiologi Manusia dan Mekanisme Penyakit.
(diterjemahkan oleh Petrus Andrianto). Jakarta: EGC
Novri, Jayanti. Dasar Bioelektrositas. Diperoleh tanggal 25 Oktober 2014 dari
http://biomediskelompok.wordpress.com/2011/12/20/dasar-
bioelektrisitas/
Tipler, Paul. A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I. (diterjemahkan oleh
Bambang Soegijono).Jakarta : Erlangga

Prinsip dasar elektroneurograf sebagai pembaca sinyal listrik pada saraf manusia

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to Prinsip dasar elektroneurograf sebagai pembaca sinyal listrik pada saraf manusia

Similar to Prinsip dasar elektroneurograf sebagai pembaca sinyal listrik pada saraf manusia (20)

More from Sulistiyo Wibowo

More from Sulistiyo Wibowo (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Prinsip dasar elektroneurograf sebagai pembaca sinyal listrik pada saraf manusia