Sistem Saraf pada Manusia (Artikel Lengkap)

Sistem saraf pada manusia adalah bagian dari tubuh manusia yang mengkoordinasi suatu aksi dan mentransmisikan sinyal ke dan dari bagian lain tubuh. Sistem saraf pada manusia terdiri dari dua bagian utama yaitu sistem saraf pusat dan sistem saraf perifer. Sistem saraf pusat terdiri dari otak dan saraf tulang belakang. Sedangkan sistem saraf perifer terdiri dari nefron yang merupakan sel saraf yang memiliki perpanjangan yang disebut neurit (akson), yang menghubungkan sistem saraf pusat ke bagian lain tubuh. Saraf yang mentransmisi sinyal dari otak disebut saraf motorik atau eferen, sedangkan saraf yang mentransmisi informasi dari tubuh (panca indera) ke sistem saraf pusat disebut saraf sensorik atau aferen. Kebanyakan saraf melakukan keduanya dan disebut saraf campuran (trigeminus). Sistem saraf perifer dibagi menjadi tiga yaitu sistem saraf somatik, sistem saraf otonom, dan sistem saraf enterik. Sistem saraf somatik bertanggung jawab atas gerakan sadar. Sistem saraf otonom dibagi lagi menjadi sistem saraf simpatik dan sistem saraf parasimpatik. Sistem saraf simpatetik diaktifkan saat keadaan darurat untuk memobilisasi energi, sedangkan sistem saraf parasimpatetik diaktifkan ketika manusia dalam keadaan berelaksasi. Sistem saraf enterik berfungsi mengendalikan sistem gastrointestinal (sistem pencernaan). Baik sistem saraf otonom maupun enterik berjalan tanpa disadari sehingga tidak bisa dikendalikan dengan kehendak manusia. Saraf yang keluar dari kranium disebut saraf kranial sedangkan yang keluar dari tulang belakang disebut saraf spinal.

Pada tingkat sel, sistem saraf didefinisikan sebagai jenis sel yang spesial, yang disebut neuron (sel saraf). Neuron memiliki struktur khusus yang membantu mengirim sinyal impuls dengan cepat dan presisi ke sel lain. Sinyal tersebut dikirim dalam bentuk gelombang elektrokimia yang melalui serat tipis panjang yang disebut akson menuju sinapsis yang merupakan penghubung ke sel lain. Koneksi antar neuron dalam membentuk sirkuit neural dan jaringan neural yang menghasilkan persepsi manusia terhadap dunia dan menentukan tingkah lakunya. Di sepanjang neuron, sistem saraf juga memiliki sel terspesialisasi lain yang disebut sel glial yang memberi dukungan struktural dan metabolisme.

Fungsi utama sistem saraf pusat adalah mengirim sinyal dari satu sel ke sel lain atau dari satu bagian tubuh ke bagian tubuh serta menerima umpan balik. Malfungsi sistem saraf dapat terjadi karena faktor keturunan dan kerusakan fisik yang disebabkan trauma, racun, infeksi, atau penuaan. Spesialis neurologi mempelajari gangguan pada sistem saraf dan mencari cara untuk mencegah dan mengobatinya. Neurosains adalah bidang studi sains yang berfokus pada sistem saraf.

1. Perkembangan Sistem Saraf pada Manusia

Hampir semua sel saraf dibentuk saat sebelum melahirkan, dan dalam banyak kasus neuron tidak dapat digantikan oleh neuron baru. Secara morfologi, sistem saraf pertama kali muncul sekitar 18 hari setelah konsepsi dalam bentuk piringan saraf. Fungsinya terlihat ketika tanda pertama gerak refleks muncul pada bulan kedua kandungan saat sentuhan janin atas menyebabkan gerak refleks berupa penarikan kepala. Gerak refleks kepala dan bagian tubuh lain mulai terlihat pada bulan ketiga.

Pada minggu kelima janin sudah terdapat tiga lapisan ektoderm, mesoderm, dan endoderm. Sistem saraf manusia akan berkembang pada lapisan ektoderm (paling atas). Pada minggu ke-8 serabut saraf sudah tersebar ke seluruh tubuh. Pada minggu ke-10 sudah mulai muncul gerakan berkedip, membuka dan menutup mulut dan jari-jari tangan walau masih belum sempurna. Pada minggu ke-11 atau ke-12 bayi sudah mulai bisa merespon kebisingan dan sinar yang kuat.

Pada minggu ke-18 sistem saraf janin mulai berfungsi dan gerak otot sudah mulai terkoordinasi. Janin bahkan sudah bisa menendang-nendang rahim. Pada bulan ke-7 sistem saraf pusat terutama otaknya berkembang sangat pesat sehingga janin dapat membedakan suara ibu dan orang lain. Bola matanya sudah dapat digunakan untuk melihat. Pada bulan ke-9, terjadi penyempurnaan terhadap perkembangan sistem saraf.

2. Struktur Anatomi Sistem Saraf pada Manusia

Sistem saraf pada manusia terdiri dari otak, saraf tulang belakang, organ sensorik, dan seluruh neuron yang menghubungkan organ-organ tersebut ke seluruh tubuh. Secara bersamaan, organ-organ tersebut bertanggung jawab dalam pengendalian tubuh dan komunikasi antar organ. Otak dan sumsum tulang belakang membentuk pusat pengendalian yang disebut sistem saraf pusat, disinilah informasi dievaluasi dan keputusan dibuat. Saraf sensorik dan organ panca indera pada sistem saraf perifer memantau kondisi di dalam dan diluar tubuh dan mengirim informasi ke sistem saraf pusat. Saraf motorik pada sistem saraf perifer membawa impuls dari sistem saraf pusat ke otot, kelenjar, dan organ untuk mengendalikan fungsinya.

2.1. Sel-Sel

Sistem saraf terdiri dari dua jenis sel yaitu neuron dan sel glial.

2.1.1. Neuron (Sel Saraf)

Baca juga: Pengertian Neuron (Artikel Lengkap)

Neuron adalah sel khusus yang memiliki keistimewaan yaitu perpanjangan yang disebut akson dan penghubung dengan sel lain yang disebut sinapsis. Badan sel saraf terdiri dari bagian-bagian yang umumnya seperti inti sel, mitokondria, dan organel lain. Terdapat juga dendrit yang berfungsi menerima impuls dari sel lain. Berikut adalah bagian-bagian sel saraf beserta fungsinya:

1. Dendrit: adalah penjuluran pendek yang keluar dari badan sel. Fungsi dendrit adalah untuk menerima impuls dari sinapsis dan membawanya ke badan sel.
2. Badan sel: adalah bagian utama neuron yang terdiri dari organel yang umum ditemukan pada setiap sel. Fungsi badan sel adalah sebagai pusat kegiatan neuron dan menghantarkan impuls (rangsangan) dari dendrit ke akson.
3. Neurit (akson): adalah penjuluran panjang yang keluar dari badan sel. Fungsi akson adalah untuk menghantar impuls dari badan sel ke sinapsis dan mempercepat proses penghantarannya.
4. Selubung myelin. adalah selaput tipis pada akson. Fungsi selubung mielin adalah untuk melindungi dan memberi nutrisi akson.
5. Sel Schwann: adalah sel yang terdapat dalam selubung mielin. Fungsi sel Schwann adalah untuk memperbaiki sel akson yang rusak dan untuk meregenerasi akson.
6. Nodus ranvier: adalah celah pada akson karena tidak tertutup selubung mielin. Fungsi nodus ranvier adalah untuk mempercepat penghantaran impuls.
7. Sinapsis adalah titik temu antara 1 neuron dengan neuron lain. Fungsi sinapsis adalah sebagai penghubung antar neuron dan mengirimkan sinyal impuls ke neuron lain.

2.1.2. Sel Glia

Sel glial atau neuroglia adalah sel non-neuronal yang berperan menjaga homeostasis, membentuk selubung mielin, dan mendukung serta melindungi neuron pada sistem saraf pusat dan perifer. Jumlah sel glia diperkirakan sama dengan jumlah neuron, meskipun proporsinya bervariasi di berbagai bagian otak. Fungsi utama sel glia adalah untuk mendukung neuron, menopang neuron supaya tetap pada tempatnya, memasok nutrisi ke neuron, untuk mengisolasi impuls neuron, melawan patogen, dan menghilangkan neuron mati. Jenis-jenis sel glial antara lain oligodendrosit di sistem saraf pusat dan sel Schwann di sistem saraf perifer. Semua jenis sel glia dilapisi oleh substansi berlemak yang disebut selubung mielin.

2.2. Sistem Saraf Pusat

Sistem saraf pusat adalah bagian sistem saraf yang terdiri dari otak dan sumsum tulang belakang. Dinamakan sistem saraf pusat karena mengintegrasi semua sumber informasi dari panca indera dan organ lain, kemudian mengoordinasikan dan mempengaruhi aktivitas semua bagian tubuh. Otak dilindungi oleh tulang tengkorak, sedangkan sumsum tulang belakang dilindungi oleh tulang belakang.

2.2.1. Otak

Otak adalah organ yang mengontrol banyak aktivitas tubuh. Otak memproses, mengintegrasi, dan mengoordinat semua informasi yang diterima dari organ indera. Informasi sensorik diinterpretasikan dan dianalisis, kemudian dibuat keputusan dalam bentuk perintah yang disebar ke bagian tubuh tertentu. Otak dilindungi oleh tulang tengkorak pada kepala. Otak terdiri dari cerebrum (otak besar), cerebellum (otak kecil), dan batang otak. Otak besar dibagi menjadi dua bagian yang masing-masing diselimuti oleh korteks cerebral. Korteks adalah bagian luar materi abu-abu yang menutupi materi putih di dalamnya. Sel-sel otak terdiri dari neuron dan sel glial. Otak memiliki lebih dari 86 juta neuron. Aktivitas otak dimungkinkan karena adanya neuron yang saling terhubung satu sama lain. Masing-masing bagian otak memiliki fungsi tertentu yang berkaitan dengan kecerdasan manusia seperti bahasa, membedakan warna, berpikir, dll.

2.2.2. Sumsum Tulang Belakang

Sumsum tulang belakang adalah berkas jaringan neuron dan sel lain yang panjang, tipis, dan berbentuk silinder. Sumsum tulang memanjang dari medula oblongata sampai tulang belakang lumbal. Panjangnya sekitar 45 cm pada pria dan 43 cm pada wanita. Sedangkan lebarnya bervariasi dari 13 mm pada bagian lumbar sampai 6,4 mm di bagian thorak. Tulang belakang melindungi sumsum tulang belakang. Fungsi utama sumsum tulang belakang adalah sebagai transmisi sinyal neuron antara otak dan seluruh tubuh. Namun sumsum tulang belakang juga dapat mengendalikan gerak refleks.

2.3. Sistem Saraf Otonom

Sistem saraf otonom adalah bagian dari sistem saraf perifer yang mengendalikan fungsi otot polos, kelenjar, dan organ dalam manusia. Sistem saraf otonom adalah sistem kontrol yang berfungsi tidak berkelanjutan dan mengatur fungsi tubuh seperti detak jantung, pencernaan, bernapas, respon pupil, dan urinasi. Sistem saraf otonom diatur oleh hipotalamus di dalam otak. Sistem saraf otonom dibagi menjadi dua yaitu sistem saraf simpatik dan sistem saraf parasimpatik

3. Penyakit pada Sistem Saraf Manusia

Berikut adalah beberapa gangguan dan penyakit pada sistem saraf manusia:

1. Epilepsi adalah sekumpulan gangguan neurologis yang ditandai dengan serangan-serangan epileptik seperti guncangan ringan sampai kuat. Epilepsi merupakan akibat dari cedera otak, kanker otak, stroke, dan penyalahgunaan obat atau alkohol. Umumnya epilepsi berlangsung selama 1-2 menit yang diikuti dengan kelemahan dan kebingungan.
2. Stroke adalah kematian sel otak yang disebabkan oleh kurangnya aliran darah ke otak akibat penyumbatan atau pecahnya pembuluh darah. Akibat dari stroke adalah ketidakmampuan untuk menggerakkan bagian tubuh tertentu atau gangguan dalam pemahaman, berbicara, penglihatan, atau perasaan. Penyebab umum dari stroke adalah tekanan darah tinggi, kebiasaan merokok, obesitas, kadar kolesterol tinggi, dan diabetes melitus.
3. Dementia adalah gangguan otak jangka panjang yang menyebabkan penurunan kemampuan berpikir dan mengingat yang berakibat pada kehidupan sehari-hari penderita. Gejala lain diantaranya gangguan emosi, bahasa, dan penurunan motivasi. Umumnya gangguan ini diderita oleh lansia.
4. Gegar otak adalah gangguan fungsi otak sementara yang disebabkan oleh benturan atau luka ringan pada kepala. Kemungkinan penderita akan mengalami amnesia dan sakit kepala.
5. Alzheimer adalah kerusakan sel saraf yang mengakibatkan kehilangan massa otak dalam jumlah besar. Gejala utama alzheimer adalah pikun. Dalam tingkat yang lebih parah, penderita bahkan tidak bisa menyuapi dirinya sendiri. Akibatnya penderita rentan terkena stress.

4. Fungsi Sistem Saraf pada Manusia

Fungsi utama sistem saraf manusia adalah berkaitan dengan berpikir, menerima rangsangan, dan bergerak. Namun pengetahuan ilmuwan terhadap fungsi sistem yang sangat kompleks ini masih bisa berkembang pesat. Untuk memahami fungsi sistem saraf manusia, peneliti mengidentifikasi hubungan sarafnya dengan berbagai bagian. Pada akhirnya ditemukan hubungan antara bagian tertentu dengan otak atau sumsum tulang belakang. Berikut adalah penjelasan fungsi-fungsi sistem saraf pada manusia:

4.1. Menerima Rangsangan

Reseptor adalah pengubah biologis yang mengubah energi dari luar atau dalam tubuh menjadi impuls elektrik. Saraf tersebut dapat bergabung bersama membentuk organ indera seperti mata dan telinga, atau tersebar seperti kulit dan perut. Reseptor terhubung dengan sistem saraf pusat oleh serabut saraf aferen. Reseptor terdiri dari tiga jenis yaitu eksteroreseptor (penglihatan, pendengaran, pengecap, pembau, dan sentuhan), interoreseptor (keadaan kandung kemih, saluran pencernaan, tekanan darah, dan tekanan osmotik plasma darah), dan proprioseptor (mendeteksi posisi dan gerakan bagian tubuh serta posisi tubuh di ruangan).

4.2. Gerak Refleks

Gerak refleks adalah gerak yang tidak disadari dan berlangsung cepat/spontan. Gerak refleks dimediasi oleh lengkung refleks. Contoh gerak refleks adalah cegukan, gerak pada pencernaan, batuk, bersin, bernapas, pemompaan darah oleh jantung, refleks pupil terhadap cahaya, dll. Gerak refleks dikendalikan oleh sumsum tulang belakang dan alurnya sama seperti gerak biasa yakni dengan rangsangan, saraf sensorik, saraf motorik, dan otot.

4.3. Pergerakan Tubuh

Pergerakan tubuh dimungkinkan oleh kontraksi dan relaksasi sejumlah otot secara harmonis. Kontraksi terjadi ketika impuls saraf ditransmisikan melalui persimpangan neuromuskular ke membran yang menutup setiap serabut otot. Kebanyakan otot tidak berkontraksi secara berkelanjutan namun selalu bersiaga untuk berkontraksi. Gerakan terkecil atau bahkan perpindahan tubuh merupakan hasil dari aktivitas otot-otot pada tubuh dan anggota badan. Pergerakan tubuh secara sadar dikendalikan oleh otak dan dibawa ke otot melalui saraf motorik.

4.4. Rasa Sakit

Rasa sakit merupakan hasil dari stimulasi ekstrem seperti panas, dingin, dan kerusakan jaringan yang cukup ekstrem. Rasa nyeri menghasilkan impuls yang dibawa ke sumsum tulang belakang dan otak, kemudian sistem saraf pusat akan mengidentifikasikan apakah rasa sakit itu karena bahaya apa tidak. Kemudian kemungkinan akan menimbulkan reaksi refleks seperti menghindar tiba-tiba ketika menyentuh benda sangat panas.

4.5. Persepsi

Dalam biologi, hidup manusia terdiri dari pencarian rangsangan dan tanggapan yang sesuai. Gerak refleks terjadi sebelum individu tahu apa yang terjadi. Contohnya, apa yang membuat seseorang mengangkat kakinya atau menjatuhkan benda. Persepsi datang karena mulai dari perasaan sederhana sampai perilaku kognitif kompleks. Hal tersebut berlangsung otomatis hingga orang-orang hampir tidak menyadari bahwa apapun yang mereka lihat dan mereka dengar hanyalah interpretasi.

4.6. Emosi dan Perilaku

Dalam rangka berperilaku yang baik, manusia telah memiliki kemampuan mengendalikan emosi dan kemampuan mengingat dan belajar. Hipotalamus bersama kelenjar di bawah otak, mengendalikan pengeluaran hormon, suhu tubuh, tekanan darah, dan detak jantung. Ekspresi emosional, yang sangat bergantung dengan sistem saraf simpatik, dikendalikan oleh hipotalamus dan otak tengah dibawahnya.

4.7. Berpikir

Ahli saraf menyelidiki struktur dan fungsi korteks serebral. Korteks serebral dianggap memiliki fungsi kognitif dan pemrosesan informasi oleh manusia. Pengolahan informasi kompleks adalah ciri khas dari fungsi kognitif. Ilmu kognitif mencoba untuk mengidentifikasi dan menentukan proses yang terlibat dalam pemikiran tanpa memperhatikan dasar fisiologisnya. Model yang dihasilkan dari fungsi kognitif lebih menyerupai diagram alur komputer dibandingkan jaringan saraf.

4.8. Memori

Memori merujuk pada penyimpanan informasi yang perlu untuk menjalankan aneka kegiatan kognitif. Terdapat dua jenis memori yaitu memori jangka pendek dan memori jangka panjang. Memori jangka pendek seperti mengingat nomor telepon. Kapasitas pengingat jangka pendek manusia terbatas, dan berkurang jika tidak dilatih. Memori jangka panjang menyimpan informasi untuk jangka panjang. Kapasitas memori jangka panjang tidak terbatas, dan dapat bertahan selamanya. Memori disimpan tersebar pada otak, sehingga tidak terpusat di satu tempat. Amnesia atau gangguan memori dapat terjadi karena kegagalan melokalisasi ingatan atau mencari ingatan tersebut di otak.

5. Patologi Sistem Saraf pada Manusia

Sistem saraf pusat dilindungi baik secara kimiawi maupun fisik. Secara fisik, otak dan sumsum tulang belakang dikelilingi oleh membran meninges dan ditutupi oleh tulang tengkorak pada otak dan tulang belakang pada sumsum tulang belakang. Secara kimiawi, otak dan sumsum tulang belakang diisolasi dengan pembatas darah-otak, yang mencegah berbagai jenis zat kimia berpindah dari aliran darah ke bagian dalam sistem saraf pusat. Perlindungan ini membuat sistem saraf pusat lebih tahan terhadap sistem saraf perifer, namun kerusakan pada sistem saraf pusat cenderung memiliki konsekuensi yang lebih serius.

Meskipun saraf cenderung terletak jauh di bawah kulit, namun saraf masih bisa terkena kerusakan fisik yang dapat menyebabkan rasa sakit, kehilangan perasaan, atau hilangnya kontrol otot. Selain kerusakan fisik, saraf juga dapat bermasalah karena kondisi genetik, kondisi metabolisme, diabetes, peradangan, kekurangan vitamin, kusta, herpes, atau keracunan logam berat. Gangguan tersebut menyebabkan saraf kehilangan fungsi sementara seperti mati rasa.

Kerusakan fisik pada sumsum tulang belakang dapat mengakibatkan hilangnya perasaan atau kemampuan bergerak. Jika kerusakan hanya berupa bengkak, gejala tersebut bisa bersifat sementara. Namun jika serabut saraf pada tulang belakang benar-benar hancur, kehilangan fungsi tersebut biasanya permanen. Penelitian menunjukkan bahwa serat saraf tulang belakang mencoba menumbuhkan kembali serabut saraf yang rusak, namun menghasilkan jaringan parut yang tidak dapat dihilangkan.

6. Sejarah Penelitian Sistem Saraf pada Manusia

Saraf telah diakui keberadaannya pada masa Mesir Kuno, Yunani, dan Roma, namun strukturnya belum dipahami sampai penemuan mikroskop yang memungkinkan untuk mempelajarinya. Bahkan pada tahun 1900 tidak diketahui bahwa neuron adalah unit dasar otak. Konsep transmisi kimia baru diketahui pada sekitar tahun 1930 oleh Henry Hallett Dale dan Otto Loewi. Potensial aksi ditemukan pada tahun 1950-an oleh Alan Lloyd Hodgkin, Andrew Huxley, dan John Carew. Pada tahun 1960-an ditemukan konsep dasar rangsangan impuls oleh David H. Hubel dan Torsten Wielsen. Akson dan membran yang menyelubunginya baru ditemukan pada tahun 1990-an.