Akson : Struktur, Potensial Membran dan Transmisi Sinyal

Sistem syaraf pada bagian-bagian otak kita disusun oleh sel-sel syaraf yang disebut neuron. Neuron ini terdiri dari badan sel (berisi inti sel dan organel) serta serabut syaraf yang berfungsi untuk mentransmisikan sinyal. Antara satu neuron dengan neuron yang lain berhubungan dan berkomunikasi dengan serabut syaraf ini. Kemampuan neuron mentransmisikan sinyal juga ditentukan oleh struktur serabut ini.

Ada dua macam serabut syaraf pada neuron yaitu:

Dendrit – merupakan serabut syaraf pendek yang berguna untuk menerima sinyal dari neuron lain dan meneruskannya ke inti sel. Terdapat banyak dendrit pada suatu neuron yang bercabang-cabang.
Akson – merupakan serabut syaraf yang sangat panjang dibandingkan dendrit. Fungsi utama akson yaitu untuk mentransmisikan sinyal dari inti sel ke neuron yang lain atau sel efektor (misalnya sel otot).

Struktur Akson

Neuron tidak dapat hidup tanpa adanya fungsi rangka manusia dan sel yang mendukungnya yang disebut dengan glia. Pada umumnya, sel ini biasanya melingkupi akson, member nutrisi, dan menjaga keseimbangan cairan di sekitar akson. Salah satu contoh glia yaitu Sel Schwann yang terdapat pada akson di sistem syaraf periferal.

Sel Schwann ini berbentuk lonjong yang melingkupi neuron sepanjang akson. Material utama dari sel Schwann disebut dengan selubung myelin. Sel-sel ini berbaris dalam melingkupi akson seperti butiran beras. (baca : fungsi sel schwann)
Di antara sel-sel Schwann ini terdapat suatu jeda yang disebut dengan nodus Ranvier. Nodus Ranvier ini berguna untuk meregenerasi sinyal yang dibawa akson.
Dengan adanya nodus Ranvier maka sinyal akan melompat di antaranodus yang menyebabkan sinyal dapat ditransmisikan dengan lebih cepat. Sinyal pada umumnya ditransmisikan dengan kecepatan 150 m per detik atau sekitar 540 km per jam! Dengan tidak adanya lompatan ini, artinya sinyal diteruskan di akson dengan kecepatan yang konstan, maka kecepatannya akan turun menjadi 5 m per detik atau 18 km per jam saja. Ini sudah lebih dari cukup untuk menggerakan tangan kita menggerakan mouse setelah membaca paragraf ini.
Ujung akson merupakan cabang-cabang yang disebut dengan terminal sinapstik. Di tempat inilah sinyal ditransmisikan oleh akson ke sel yang lain. Tempat antara terminal sinapstik dan sel lain disebut dengan sinaps. Pada sinaps terjadi komunikasi sinyal antara sel dengan bantuan neurotransmiter.

Potensial Membran pada Akson

Akson yang tidak sedang mentrasmisikan sinyal sebenarnya memiliki energi potensial. Energi potensial ini berguna untuk mentransmisikan sinyal apabila ada komando dari inti sel. Energi potensial ini disebut dengan potensial membran. Potensial membran diukur dengan perbedaan antara muatan elektrik di dalam dan luar akson. Beda potensial ini dapat diukur yaitu sebesar sebesar -70 mV, tanda negatif menunjukkan bahwa muatan di dalam sel relatif negatif dibandingkan dengan muatan di luar sel.

Perbedaan muatan elektrik ini disebabkan oleh perbedaan komposisi ionik di dalam dan luar sel. K+ akan lebih mudah berdifusi melewati membran sel dibandingkan Na+. K+ juga dapat keluar sel dengan mudah melalui saluran K+, namun tidak dengan Na+. Karena K+ bebas keluar masuk sedangkan bagian dalam sel bermuatan negatif maka kondisi menjadi tidak seimbang. Untungnya akson memiliki pompa Na+ – K+ yang mengatur jumlah ion di dalam dan luar sel dengan mentransmisikan Na+ keluar dan K+ masuk ke dalam sel. Dengan demikian maka,

Di dalam sel, konsentrasi K+ tinggi namun konsentrasi Na+ rendah
Di luar sel, konsentrasi K+ rendah, namun konsentrasi Na+ tinggi

Inilah yang membuat adanya potensial membran sebesar -70 mV.

Transmisi Sinyal melalui Akson

Sinyal yang diteruskan oleh akson harus diawali dengan adanya stimulus. Stimulus yaitu segala sesuatu yang menyebabkan sinyal syaraf terbentuk, dapat berupa suara, cahaya, atau sentuhan. Stimulus ini akan menyebabkan perbedaan potensial di membran yang disebut dengan potensial aksi. Jalannya sinyal syaraf dapat ditelusuri dengan mngukur potensial aksi ini. Berikut adalah urutan perbedaan potensial pada akson apabila terjadi stimulus.

Membran akson tidak menerima sinyal sehingga memiliki potensial sebesar -70 mV.
Bila stimulus diberikan dengan cukup kuat, maka potensial membran akan naik menjadi suatu angka yang disebut threshold. Perbedaan antara potensial membran dan threshold adalah perubahan minimal yang dibutuhkan untuk membuat potensial aksi.
Potensial aksi terjadi dan menyebabkan polaritas membran terbalik, bagian dalam sel menjadi positif relatif terhadap bagian luar sel.
Polarisasi membran menjadi normal kembali (negatif di dalam sel) yang menyebabkan potensial aksi menjadi turun.
Potensial semakin turun dan melewati -70 mV.
Potensial membran kembali menjadi -70 mV.

Perubahan potensial ini diakibatkan oleh gradien perbedaan antara Na+ dan K+ di dalam dan luar akson. Apabila kita lihat perubahan konsentrasi ini, maka urutan jalannya sinyal pada akson akan sebagai berikut (sama dengan urutan pebedaan potensial di atas).

Sitoplasma dalam sel bermuatan negatif sedangkan lingkungan bermuatan positif.
Stimulus yang terjadi menyebabkan saluran Na+ terbuka dan Na+ dapat memasuki akson. Hal ini membuat permukaan akson menjadi sedikit negatif. Apabila stimulus cukup kuat, maka saluran Na+ terbuka lebar dan kondisi di akson menjadi sangat positif.
Ketika konsentrasi Na+ mencapai threshold maka saluran akan semakin terbuka dan voltase mencapai puncak.
Kondisi puncak ini menyebabkan saluran Na+ tertutup dan saluran K+ terbuka. K+ akan terdifusi dengan cepat keluar dari dalam akson.
Saluran K+ menutup dengan lambat sehingga kondisi lebih negatif terobservasi.
Konsentrasi ion kembali ke kondisi awal.

Begitulah mekanisme yang terjadi pada akson yang menjalankan fungsinya sebagai pentransmiter sinyal syaraf. Mekanisme tersebut melibatkan perbedaan konsentrasi ion di dalam tubuh. Maka dari itu untuk kekurangan ion, seperti akibat dehidrasi, dapat memperlambat jalannya sel syaraf kita.