Persepsi kita terhadap sinyal di dalam tubuh maupun dunia di sekitar kita dimediasi oleh sistem kompleks reseptor sensorik yang mendeteksi rangsangan seperti sentuhan, suara, cahaya, nyeri, dingin, dan panas. Dalam bab ini, dibahas mekanisme dasar bagaimana reseptor tersebut mengubah rangsangan sensorik menjadi sinyal saraf yang kemudian dihantarkan dan diproses dalam sistem saraf pusat.

JENIS RESEPTOR SENSORIK DAN
RANGSANGAN YANG DIDETEKSINYA

Tabel 47-1 mencantumkan dan mengklasifikasikan lima jenis dasar reseptor sensorik: (1) mekanoreseptor, yang mendeteksi kompresi atau peregangan mekanis pada reseptor atau jaringan di sekitar reseptor; (2) termoreseptor, yang mendeteksi perubahan suhu, dengan sebagian reseptor mendeteksi dingin dan sebagian lainnya mendeteksi panas; (3) nosiseptor (reseptor nyeri), yang mendeteksi kerusakan fisik atau kimia yang terjadi pada jaringan; (4) reseptor elektromagnetik, yang mendeteksi cahaya pada retina mata; dan (5) kemoreseptor, yang mendeteksi rasa di mulut, bau di hidung, kadar oksigen dalam darah arteri, osmolalitas cairan tubuh, konsentrasi karbon dioksida, dan faktor lain yang membentuk kimia tubuh.

Kita akan membahas fungsi beberapa jenis reseptor spesifik, terutama mekanoreseptor perifer, untuk menggambarkan beberapa prinsip kerja reseptor. Reseptor lain dibahas dalam bab lain sesuai dengan sistem sensorik yang dilayaninya. Gambar 47-1 menunjukkan beberapa jenis mekanoreseptor yang ditemukan pada kulit atau jaringan dalam tubuh.

SENSITIVITAS BERBEDA PADA RESEPTOR

Bagaimana dua jenis reseptor sensorik dapat mendeteksi jenis rangsangan sensorik yang berbeda? Jawabannya adalah “melalui sensitivitas yang berbeda.” Artinya, setiap jenis reseptor sangat sensitif terhadap satu jenis rangsangan tertentu yang memang dirancang untuk dideteksi, namun hampir tidak responsif terhadap jenis rangsangan sensorik lainnya. Dengan demikian, batang dan kerucut pada mata sangat responsif terhadap cahaya tetapi hampir sama sekali tidak responsif terhadap rentang normal panas, dingin, tekanan pada bola mata, atau perubahan kimia dalam darah. Osmoreseptor pada nukleus supraoptik hipotalamus mendeteksi perubahan sangat kecil pada osmolalitas cairan tubuh tetapi tidak pernah diketahui merespons suara. Sebaliknya, reseptor nyeri pada kulit hampir tidak pernah dirangsang oleh sentuhan atau tekanan biasa, tetapi menjadi sangat aktif ketika rangsangan taktil cukup berat hingga merusak jaringan.

Modalitas Sensasi — Prinsip “Labeled Line”

Setiap jenis utama sensasi yang dapat kita alami, seperti nyeri, sentuhan, penglihatan, pendengaran, dan sebagainya, disebut modalitas sensasi. Namun, meskipun kita mengalami berbagai modalitas sensasi yang berbeda, serabut saraf hanya menghantarkan impuls. Lalu, bagaimana serabut saraf yang berbeda dapat menghantarkan modalitas sensasi yang berbeda?

Jawabannya adalah bahwa setiap traktus saraf berakhir pada titik spesifik di sistem saraf pusat, dan jenis sensasi yang dirasakan ketika suatu serabut saraf dirangsang ditentukan oleh titik dalam sistem saraf tempat serabut tersebut bermuara. Sebagai contoh, jika serabut nyeri dirangsang, seseorang akan merasakan nyeri tanpa memandang jenis rangsangan yang mengeksitasi serabut tersebut. Rangsangan dapat berupa listrik, pemanasan berlebihan pada serabut, penekanan kuat pada serabut, atau stimulasi ujung saraf nyeri akibat kerusakan sel jaringan. Dalam semua keadaan tersebut, individu tetap merasakan nyeri. Demikian pula, jika serabut sentuhan dirangsang melalui eksitasi listrik pada reseptor sentuhan atau dengan cara lain apa pun, individu akan merasakan sentuhan karena serabut sentuhan menuju area sentuhan spesifik di otak. Serupa dengan itu, serabut dari retina mata berakhir di area penglihatan otak, serabut dari telinga berakhir di area auditorik otak, dan serabut suhu berakhir di area suhu.

Spesifisitas serabut saraf untuk menghantarkan hanya satu modalitas sensasi disebut prinsip labeled line.

TRANSDUKSI RANGSANGAN SENSORIK
MENJADI IMPULS SARAF

ARUS LISTRIK LOKAL PADA UJUNG SARAF —
POTENSIAL RESEPTOR

Semua reseptor sensorik memiliki satu ciri yang sama. Apa pun jenis rangsangan yang mengeksitasi reseptor, efek langsungnya adalah mengubah potensial listrik membran reseptor. Perubahan potensial ini disebut potensial reseptor.

Distributor pusat penjualan segala alat listrik tenaga surya. Toko online jual listrik tenaga matahari. Produsen Produk solar sel murah.www.tokosolarcell.net . daftar Paket harga penjualan listrik tenaga matahari

Mekanisme Potensial Reseptor. Reseptor yang berbeda dapat dieksitasi melalui beberapa cara untuk menghasilkan potensial reseptor: (1) melalui deformasi mekanis pada reseptor, yang meregangkan membran reseptor dan membuka kanal ion; (2) melalui pemberian zat kimia pada membran, yang juga membuka kanal ion; (3) melalui perubahan suhu membran, yang mengubah permeabilitas membran; atau (4) melalui efek radiasi elektromagnetik, seperti cahaya pada reseptor visual retina, yang secara langsung atau tidak langsung mengubah karakteristik membran reseptor dan memungkinkan ion mengalir melalui kanal membran.

Keempat cara eksitasi reseptor ini secara umum sesuai dengan berbagai jenis reseptor sensorik yang telah diketahui. Dalam semua kasus, penyebab dasar perubahan potensial membran adalah perubahan permeabilitas membran reseptor, yang memungkinkan ion berdifusi lebih mudah atau lebih sulit melalui membran sehingga mengubah potensial transmembran.

Amplitudo Maksimum Potensial Reseptor. Amplitudo maksimum sebagian besar potensial reseptor sensorik sekitar 100 mV, tetapi tingkat ini hanya terjadi pada intensitas rangsangan sensorik yang sangat tinggi. Nilai ini hampir sama dengan tegangan maksimum yang dicatat pada potensial aksi dan juga merupakan perubahan tegangan ketika membran menjadi sangat permeabel terhadap ion natrium.

Hubungan antara Potensial Reseptor dan Potensial Aksi. Ketika potensial reseptor meningkat melampaui ambang untuk mencetuskan potensial aksi pada serabut saraf yang terhubung dengan reseptor, maka potensial aksi akan terjadi, seperti ditunjukkan pada Gambar 47-2. Perhatikan juga bahwa semakin tinggi potensial reseptor melampaui ambang, semakin besar frekuensi potensial aksi yang dihasilkan.

Potensial Reseptor pada Korpuskulus Pacini — Contoh Fungsi Reseptor

Perhatikan pada Gambar 47-1 bahwa korpuskulus Pacini memiliki serabut saraf sentral yang memanjang melalui intinya. Di sekeliling serabut saraf sentral tersebut terdapat banyak lapisan kapsul konsentris; dengan demikian, kompresi di mana pun pada bagian luar korpuskulus akan memanjangkan, menekan, atau mendistorsi serabut sentral.

Gambar 47-3 hanya menunjukkan serabut sentral korpuskulus Pacini setelah seluruh lapisan kapsul kecuali satu dihilangkan. Ujung serabut sentral di dalam kapsul tidak bermielin, tetapi serabut tersebut menjadi bermielin (selubung biru pada gambar) sesaat sebelum meninggalkan korpuskulus untuk memasuki saraf sensorik perifer.

Gambar 47-3 juga menunjukkan mekanisme pembentukan potensial reseptor pada korpuskulus Pacini. Perhatikan area kecil serabut terminal yang mengalami deformasi akibat kompresi korpuskulus, dan perhatikan bahwa kanal ion terbuka pada membran sehingga memungkinkan ion natrium bermuatan positif berdifusi ke bagian dalam serabut. Tindakan ini meningkatkan muatan positif di dalam serabut, yang disebut “potensial reseptor.” Potensial reseptor kemudian menginduksi sirkuit lokal aliran arus, yang ditunjukkan oleh panah, yang menyebar sepanjang serabut saraf. Pada nodus Ranvier pertama yang terletak di dalam kapsul korpuskulus Pacini, aliran arus lokal mendepolarisasi membran serabut pada nodus tersebut, yang kemudian memicu potensial aksi khas yang dihantarkan sepanjang serabut saraf menuju sistem saraf pusat.

Hubungan antara Intensitas Rangsangan dan Potensial Reseptor. Gambar 47-4 menunjukkan perubahan amplitudo potensial reseptor yang disebabkan oleh kompresi mekanis yang semakin kuat (peningkatan “kekuatan rangsangan”) yang diberikan secara eksperimental pada inti sentral korpuskulus Pacini. Perhatikan bahwa amplitudo meningkat cepat pada awalnya tetapi kemudian meningkat semakin lambat pada kekuatan rangsangan yang tinggi.

Selanjutnya, frekuensi potensial aksi repetitif yang dihantarkan dari reseptor sensorik meningkat kira-kira sebanding dengan peningkatan potensial reseptor. Jika prinsip ini dikaitkan dengan data pada Gambar 47-4, dapat dipahami bahwa stimulasi reseptor yang sangat kuat menyebabkan peningkatan tambahan jumlah potensial aksi yang semakin kecil. Prinsip yang sangat penting ini berlaku hampir pada semua reseptor sensorik. Prinsip ini memungkinkan reseptor sensitif terhadap rangsangan sensorik yang sangat lemah, namun tidak mencapai laju tembakan maksimum sampai rangsangan sensorik menjadi sangat kuat. Karakteristik ini memungkinkan reseptor memiliki rentang respons yang sangat luas, dari sangat lemah hingga sangat kuat.

ADAPTASI RESEPTOR

Karakteristik lain dari reseptor sensorik adalah bahwa reseptor akan beradaptasi sebagian atau sepenuhnya terhadap setiap rangsangan konstan setelah periode waktu tertentu. Artinya, ketika suatu rangsangan sensorik kontinu diberikan, reseptor mula-mula merespons dengan laju impuls tinggi, kemudian secara bertahap melambat hingga akhirnya frekuensi potensial aksi menurun menjadi sangat sedikit atau bahkan tidak ada sama sekali.

Gambar 47-5 menunjukkan adaptasi khas pada beberapa jenis reseptor. Perhatikan bahwa korpuskulus Pacini beradaptasi sangat cepat, reseptor rambut beradaptasi dalam sekitar satu detik, dan beberapa reseptor kapsul sendi serta muscle spindle beradaptasi secara lambat.

Selain itu, beberapa reseptor sensorik beradaptasi jauh lebih besar dibandingkan yang lain. Sebagai contoh, korpuskulus Pacini beradaptasi hingga “ekstingsi” dalam beberapa perseratus detik, dan reseptor pada dasar rambut beradaptasi hingga ekstingsi dalam satu detik atau lebih. Kemungkinan besar sebagian besar mekanoreseptor pada akhirnya beradaptasi hampir sepenuhnya, tetapi beberapa memerlukan waktu berjam-jam atau berhari-hari untuk melakukannya dan disebut reseptor “nonadapting.” Waktu terlama yang pernah diukur untuk adaptasi hampir sempurna suatu mekanoreseptor adalah sekitar 2 hari, yaitu waktu adaptasi untuk banyak baroreseptor karotis dan aorta; namun, beberapa fisiolog percaya bahwa baroreseptor khusus ini tidak pernah benar-benar beradaptasi sepenuhnya. Sebagian reseptor nonmekanik, misalnya kemoreseptor dan reseptor nyeri, kemungkinan tidak pernah beradaptasi secara sempurna.