SISTEM SYARAF SERANGGA, HUBUNGANNYA DENGAN OTOT

Ada tiga sistem yang bekerja pada serangga :

*
1. CNS atau SSP (Central Nervous System, Susunan Syaraf Pusat)
*
2. PNS atau SST (Peripheral Nervous System atau sistem syaraf tepi)
*
3. Stomagastric System atau sistem stomagastrik

Sistem pertama terdiri atas otak (tepatnya, supraesofageal ganglion, ganglion diatas esofagus) dan korda saraf ventral (ventral nerve chord). Sistem kedua adalah sistem syaraf yang dipergunakan untuk menerima sinyal atau rangsang : khemoreseptor, mekanoreseptor, semua sensila, syaraf motorik yang dihubungkan ke otot atau kelenjar. Sedang sistem ketiga adalah sistem pada perut atau pencernaan, yang tidak dikendalikan oleh "keinginan" serangga (involuntary).

Sel-sel syaraf secara embriologis berasal dari sel-sel ektodermis, terjadi karena invaginasi (pelekukan) integumen, yang pada akhirnya menghasilkan neroblas. Untuk mempelajari trend evolusi korda syaraf (tali syaraf), para peneliti menggunakan ordo diptera, karena pada ordo ini dijumpai susunan syaraf dari yang primitif sampai yang ke kompleks. Sebagai misal, ganglion (simpul syaraf, jamak: ganglia) memiliki tendensi untuk semakin terkoordinasi dalam satu organ. Pada sistem syaraf diptera kompleks, ganglia tidak lagi dijumpai pada abdomen, tetapi semuanya mengumpul menjadi satu di bagian toraks.

Neuron, Sel syaraf

Susunan di atas disebut sebagai "neuron bipolar", sedang bentuk lainnya adalah "monopolar Neuron" seperti yang dijumpai pada SSP.

Neuron bipolar dengan demikian lebih banyak dipergunakan untuk menerima dan meneruskan rangsang, sementara yang monopolar dipergunakan untuk memproses rangsang dan selanjutnya diantisipasi sesuai dengan jenis rangsang.

Sinaps

merupakan hubungan antar serabut syaraf atau antara sel syaraf dengan sel-sel muskular (disebut sebagai neuromuscular junction). Bagian ini merupakan situs penting tepat bekerjanya insektisia, terutama insektisida syaraf. Karena struktur ini sangat fragile atau ringkih, maka dibutuhkan lapisan/selubung pelindung untuk proteksi bagian ini.

Ganglion

Merupakan kumpulan badan sel syaraf yang bekelompok membentuk bangunan yang disebut neuropile, dengan axon atau serabut syaraf menuju ke dan keluar dari bundel syaraf ini. Pada bagian anterior serangga tepat di atas esophagus, terletak ganglion utama yang berfungsi juga sebagai otak serangga. Ke arah lateral kiri dan kanan terdapat lobus opticus ("optic lobe") yang merupakan serabut konektif, untuk memberikan informasi mengenai cahaya. Dari otak juga terdapat syaraf-syaraf ke korpora alata dan korpora kardiaka, yang akan menyampaikan isyarat untuk melepas hormon kepada kedua organ/badan khusus tersebut.

Transmitansi atau rambatan syaraf, merupakan gerakan elektronik di dalam serabut, dan gerakan khemis antar serabut (apabila sinaps). Namun pun gerakan elektronik yang ada adalah karena perbedaan potensial unsur-unsur kimia, sehingga tetap juga merupakan proses elektrokimia. Banyak jenis transmiter syaraf yang dimanfaatkan ileh serangga (lihat hand-out bhs. Inggris). Oktoplamina, noradrenalin, serotonin, N-asetiltiramina, N-asetildopamina, andrenalin, histamina, asetilkholin, asam glutamat, asam gamma-aminobutirat (GABA), 5-hidroksitripolamina (5-HT) adalah beberapa contoh nerotransmiter.

Pengukuran Nerotransmitasi dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut perekam elektrofisiologis (electrophysiological recorder) seperti pada gambar pada hand-out (Fig. A-12) pada prinsipnya alat tersebut adalah CRT (Cathode Ray Tube, Tabung Sinar Katoda). Oscilloscope, yang dipergunakan mengukur arus listrik pada tingkat milivolt.

Ada dua jenis pengukuran yang dapat dilakukan:

- eksternal (external recording)

Apabila dilakukan perekaman eksternal, maka alat rekamnya demikian sensitif, perlu dilindungi dari gelombang radio agar tidak menimbulkan gangguan impedansi.

- internal (internal/intracellular recording)

Dipergunakan mikro elektroda, suatu tabung kapiler ultra tipis dengan ujung sangat tipis dan mampu menyentuh sel tulang.

Contoh pelaksanaannya adalah dalam mengukur kemampuan mata serangga dalam menerima kerlipan cahaya. Serangga mampu menangkap lebih banyak kerlip dibanding manusia, sampai sekitar 60 kerlip per detik (disebut sebagai Flicker Fusion Frequency atau 3 F). Pengukuran dilakukan dengan menggunakan mikroelektroda yang ditusukkan pada mata majemuk dan selanjutnya dirangsang oleh strobo-light. Reaksi syaraf akan nampak pada grafik yang muncul dalam osiloskop.

Pengukuran yang lain adalah terhadap khemoreseptor yang terdapat pada labellum. Adanya gula, air, asam atau garam akan menyebabkan probosis dikeluarkan atau ditarik masuk. Setiap reseptor kimia memiliki keempat jenis tanggapan tersebut. Reseptor ini ditemukan juga pada tarsi, karena pegukuran pada tarsi menunjukkan gejala yang sama dengan pada labellum.

Dengan mengganti larutan yang terdapat di dalam tabung mikroelektroda gelas, dapat diketahui apakah suatu reseptor merupakan reseptor air, gula, garam, atau asam. Rangsang lain yang dapat dipergunakan mengecek suatu jenis reseptor adalah panas/dingin, gerak mekanis, cahaya, dan bahan kimia.

Proses awalan transmisi

Membran axon/sel syaraf ternyata bersifat semi permiabel, seperti yang ditunjukkan oleh kandungan ion di luar dan di dalam membran. Terdapat konsentrasi Na tinggi di luar dan K tinggi di dalam. Adanya A- di dalam menimbulkan dikirimnya impak negatif.

Membran syaraf sendiri berfungsi sebagai suatu kapasitor, karena memiliki perbedaan potensial oleh adanya ion negatif dan positif. Dengan kata lain., membran sel syaraf berfungi juga sebagai penyimpan energi elektronik. Pada kenyataannya, membran dapat ditembus bukan hanya oleh karena ion terabsorbsi, melainkan juga oleh perbedaan polaritas.

Ion-ion Na dan K mempunyai tendensi untuk selalu merembes keluar karena gradien konsentrasinya, tetapi Na+ lebih sulit masuk dibanding mudahnya K- keluar. Dalam hal ini suatu sistem pompa bertenaga ATP akan memompa kelebihan ion di dalam sel. Pompa ini disebut sebagai pompa Na-K

Adanya anion dan kation di sekitar membran menyebabkan funsi membran sebagai kapasitor (dapat dideteksi dengan osiloskop) dengan nilai potensial "istirahat" (resting membrane potential) antara 75 mV. Untuk lebih rincinya harap dibaca hand-out bhs. Inggris.

Dalam situasi ini perhitungan potensialnya mengikuti persamaan Nernst dengan logaritma pangkat 10 :

Pada suhu 20 0 C

Sehingga apabila konsentrasi ion K diketahui, potensial membran dapat dihitung. Untuk menghitung pengaruh lebih dari satu ion (multiple ion action) dipergunakan rumus membran potensial :

Membanjirnya ion Na dari luar atau "flush in" akan menyebabkan naiknya polaritas membran, yang apabila mencapai titik jenuh akan menyebabkan ion K merembes keluar, menurunkan potensial sampai di bawah normal. Dalam keadaan inilah pompa Na-K melakukkan penyeimbangan dengan memompa kelebihan Na keluar. Pada titik potensial tertentu terdapat keadaan ketika ‘pinta Na" terbuka atau tertutup karrena bekerjanya pompa.

Proses di atas terjadi karena adanya rangsang yang mengubah komposisi ion pada membran. Ion-ion yang sama diinfiltrasi ion pada pada membran ion tak senama kemudian memunculkan rangkaian lokal (local circuit) yang kemudian mempengaruhi ion-ion di dekatnya untuk "merambatkan" konfigurasi rangkaian lokal ini. Rangkaian ini tidak mungkin mengalir ke belakang karena adanya mekanisme refractory action atau sekehendaknya mengulang proses tersebut, karena masing-masing ion harus mempertahankan kondisi seimbang/ekuilibrium. Dalam pada itu serabut syarafnya sendiri umumnya menuju ke satu sisi.

Potensial gerak (action potential) haruslah melalui suatu tingkat kenaikan potensial melampaui ambang batas, apabila tidak maka gerakan yang muncul hanyalah gerakan yang bersifat memiliki potensial lokal tergradasi (local graded potential). Reaksinya dengan demikian tertegun-tegun atau terbata-bata.

Suatu tanggapan terhadap sinyal syaraf dalam tubuh serangga akan memunculkan suatu potensial ujung lempeng (end-plate potential) pada jungsi neromuscular (sambungan antara syaraf dan otot, Neuromuscular junction), namun potensial ini makin lama makin melemah. Dengan demikian yang dipengaruhi hanyalah lingkungannya saja, tetapi tidak merangsang suatu ujung gerak tertentu. Tanggapan serangga nantinya akan tergantung kepada berapa banyak jungsi neromuskular yang memimiliki potensial ujung lempeng. Ini berarti jumlah sel-sel otot tidak perlu terlalu banyak yang mengandung ujung serabut syaraf pada tiap selnya. Pada serangga dijumpai adanya akson-akson "cepat" dan "lambat", selain kemungkinan terdapat pula sejenis akson lain yang disebut akson penghambat, yang berfungsi sebagai penghambat gerakan dan bukan meneruskannya.

Pada akson cepat dan akson lambat dijumpai asam glutamat sebagai transmiter syaraf, karena dalam darah serangga (hemolimfaa) dijumpai banyak asam amino. Asam glutamat terutama bekerja pada jungsi neromuskular dengan menyebabkan timbulnya kontraksi. Namun karena di dalam hemolimfaa yang menyelubungi j.n.m. terdapat begitu banyak asam glutamat, maka harus ada barier fisis yang melindungi j.n.m. dari pengaruh asam glutamat bebas tadi. Salah satu hipotesis menyatakan bahwa asam glutamat terikat oleh suatu reseptor atau bahan tertentu di dalam hemolimfaa, boleh jadi tidak terdapat dalam plasma tetapi di dalam butir darah (hemosit).

Akson penghambat bekerja dengan menggunakan bahan kimia GABA (Gamma Amino Butyric Acid, asam butirat gama amino) yang disimpan dalam suatu relung yang disebut perforate medium. Mekanismenya adalah hiperpolarisasi, sehingga potensialnya tidak cukup besar bagi akson lambat untuk bertindak à karena polarisasinya berlebihan, sehingga ion yang muncul dinetralkan oleh ion yang berlawanan.

Dalam hubungannya dengan sistem otot, maka dijumpai tiga jenis serabut otot, yaitu tubular, close-packed dan fibrillar. Dua jenis yang pertama merupakan otot sinkronous, memiliki nisbah input/kontraksi I, sedang yang tipe terakhir adalah otot asinkronik, dengan nisbah input/kontraksi lebih kecil dari satu. Itu sebabnya serangga mampu terbang sangat cepat, dengan getaran sayap yang sangat tinggi frekuensinya. Mekanisme ini secara morfologis didukung oleh fungsi fisologis sarkosoma, mitokhondria pada sel otot untuk terbang. Tipe protein yang teerdapat pada otot sinkronik. Secara khusus kandungannya adalah banyak jenis asam amino yang mampu menyalurkan osilasi (sebagai bahan penyangga elastisitas).

Organ-organ sensorik

Ada tiga jenis organ sensorik yang dijumpai pada serangga:

1. reseptor kimia

2. reseptor mekanis

3. reseptor cahaya

Secara morfologis reseptor disebut sebagai sensillum (jamak: sensillae), yang merupakan sel untuk menghasilkan dan menghantar arus rangsang elektronik. Banyak organ (hampir semua) yang juga berfungsi sebagai reseptor.

Mekanoreseptor atau sensillum trichoidea

Disusun oleh sel-sel epidermis khusus (sel-sel trikogen). Di sekelilingnya terdapat sel-sel sendi penyangga atau sel-sel tormogen. Semuanya merupakan modifikasi sel-sel epidermis. Mekanoreseptor umumnya memiliki satu sel syaraf bipolar, yang dilindungi oleh selubung "skolopol". Potensial awalnya disebabkan oleh rangsang yang telah digradasi sehingga harus mampu mencapai "potensial penghasil" atau "potensial reseptor", yang beerbanding langsung terhadap besar kecilnya rangsang. Bila potensial ini cukup kuat, maka potensial gerak akan terbentuk dan dihasilkan suatu mata rantai beda potensial menuju ke pusat syaraf. Inilah yang disebut aliran rangsang.

Secara morfologis, bentuk reseptor ini bervariasi. Ada yang tidak berbentuk rambut, hanya merupakan tonjolan jaringan/lapis sel. Bentuk ini disebut sebagai "sensillum campaneiform", dijumpai misalnya sebagai sensilla alat pendengaran (yang memang lebih berupa membran).

Reseptor khemis

Reseptor ini memiliki struktur yang serupa dengan mekanoreseptor. Perbedaannya adalah bahwa umumnya jenis reseptor ini memiliki lebih dari satu neron bipolar. Memang dibutuhkan untuk mendeteksi rangsang yang berbeda-beda jenisnya, dan inilah yang disebut sebagai "modalitas" untuk deteksi rasa pahit (asam), gula, air dan garam. Cara kerjanya juga menyerupai mekanoreseptor. Dua di antara sensillanya adalah stimulan positif, dua lagi stimulan negatif. Sumber rangsang sendiri dapat atau tidaknya terdeteksi antara lain karena tingkat konsentrasinya. Rangsang positif jika melebihi aras tertentu akan menjadi rangsang penghambat.

Pada abdomen beberapa serangga tertentu di jumpai reseptor "regang" atau proprioreseptor. Pada Rhodnius prolixus misalnya, proprioreseptor ini penting karena bila sesudah mengkonsumsi darah ("blood-meal"), abdomen akan meregang dan ini merupakan tanda dimulainya kegiatan fisiologis untuk reproduksi.

Pada abdomen beberapa serangga tertentu dijumpai reseptor "regang" atau proprioreseptor. Pada Rhodnius prolixus misalnya, propioreseptor ini penting karena bila sesudah mengkonsumsi darah ("blood-meal"), abdomen akan meregang dan ini merupakan tanda dimulainya kegiatan fisiologis untuk reproduksi.

Reseptor cahaya

Mata majemuk serangga dipergunakan untuk menangkap kesan bayangan/citra, sedang oseli untuk membedakan gelap dan terang. Pada Lepidoptera juga dijumpai stemmata, suatu mata sederhana berbentuk klaster (kumpulan sensilla). Integumen serangga sendiri juga peka terhadap rangsang cahaya.

Ukuran mata majemuk menunjukkan perilaku serangganya. Ada serangga yang sama sekali tidak memiliki mata majemuk, ada yang seluruh kepalanya tertutupi oleh mata. Kemajemukan mata faset sendiri adalah karena tersusun oleh bangunan yang disebut ommatidium.

Dengan adanya bangunan ini, serangga dapat membedakan bentuk dan warna, meski jarak jangkaunya amat terbatas. Di lain pihak, pembedaan detailnya amat tinggi, sehingga gerak yang sekecil apapun dapat terlihat. Untuk susunan morfologisnya, lihat gambar. Korda pusatnya adalah suatu bangunan yang disebut rhabdon. Di sekelilingnya terdapat 8-9 sel neron yang telah dimodifikasi (tak ada dendrit, hanya akson saja) dan disebut retinula atau sel-sel retinula. Apabila rhabdon memanjang sampai menyentuh ujung bangunan bening transparan yang disebut kerucut kristalin (crystalline cone), maka jenis mata faset demikian disebut mata majemuk aposisi, sedang bila hubungannya ke kerucut kristalin disambungkan oleh suatu konektor, disebut mata majemuk superposisi. Diduga yang pertama digunakan oleh serangga-serangga diurnal, sedang yang kedua oleh serangga nokturnal. Tanpa adanya ruang antara rhabdon dan ujung kk maka jumlah cahaya yang diterima tidak akan terlampau berlebihan. Sebaliknya jika diberi ruang, maka cahaya dapat dikumpulkan sebanyak-banyaknya.

Jadi rhabdon bertugas mengubah cahaya menjadi rangsang syaraf. Impuls yang terjadi dikirim langsung ke bagian otak yang disebut lobus opticus. Perubahan kesan cahaya menjadi impuls elektronik terjadi di dalam bangunan mikrotubuler yang menyusun rhabdon.

Prosesnya melibatkan suatu pigmen visual yang dinamakan rhodopsin. Secara kimiawi strukturnya disintesis dari retinaldehide dan opsin. Sumber utamanya adalah β-karotin yang banyak dijumpai pada wortel. Mekanisme kimianya adalah perubahan isomer dari cis (Z) menjadi trans (E). detail dapat dilihat pada gambar.

By: Winoto
sumber : http://www.edmart.staff.ugm.ac.id/?satoewarna=index&winoto=base&action=listmenu&skins=2&id=316&tkt=4