Irama Sirkadian Nanda Cendikia 102011025 102011025 Mahasiswa Fakultas Kedokteran UKRIDA Semester 2 Fakultas Kedokteran UKRIDA 2012 Jl. Arjuna No.6 Jakarta Barat 11510 www.ukrida.ac.id
I. Pendahuluan Pendahuluan Manusia, seperti juga hewan dan tanaman memiliki ritme biologis yang dikenal dengan nama irama sirkadian yang dikontrol oleh jam biologis dan berlangsung selama 24 jam dari awal hingga selesai. Irama sirkadian dikontrol oleh suprachiasma oleh suprachiasmatic tic nucleus (SCN) yang merupakan bagian dari hipotalamus. Irama sirkadian akan mengatur mengatur waktu tidur dan bangun, produksi produksi urin, termoregulasi, sistim endokrin, dan perubahan tekanan darah. Petanda di dalam tubuh mamalia untuk irama sirkadian adalah sekresi melatonin dan temperatur inti tubuh. Berdasarkan waktu sirkadian, kondisi mengantuk tidak akan semakin meningkat setelah lewat dari waktunya. Keinginan dan kemampuan seseorang untuk jatuh tertidur dipengaruhi oleh rentang waktu sejak orang tersebut bangun dari tidur yang adekuar dan dari ritme internal sirkadian. Karena itulah tubuh mampu untuk jatuh tertidur dan tetap terbangun pada waktu yang berbeda setiap harinya. Seseorang dengan irama sirkadian normal akan mampu untuk bangun di pagi hari pada waktu yang sama bila mereka mau, tidur di malam hari secukupnya, dan menyesuaikan diri dengan pola tidur sesuai kebutuhan.
1
II. ISI FISIOLOGI TIDUR Tidur adalah proses fisiologis yang bersiklus yang bergantian dengan periode yanglebih lama dari keterjagaan. Siklus tidur-terjaga mempengaruhi dan mengatur fungsifisiologis dan respons perilaku.1 Circadian Rhythm (Irama Sirkadian)
Setiap makhluk hidup memiliki bioritme (jam biologis) yang berbeda. Padamanusia, bioritme ini dikontrol oleh tubuh dan disesuaikan dengan faktorlingkungan (misal; cahaya, kegelapan, gravitasi, dan stimulus elektromagnetik).Bentuk bioritme yang paling umum adalah ritme sirkadian yang melengkapi siklus selama 24 jam. Dalam hal ini, fluktuasi denyut jantung, tekanan darah, temperature, sekresi hormon, metabolisme, dan penampilan serta perasaan individu bergantung pada ritme sirkadiannya. Tidur adalah salah satu iramabiologis tubuh yang sangat kompleks. Sinkronisasi sirkadian terjadi jika individumemiliki pola tidur-bangun yang mengikuti jam biologisnya: individu akanbangun pada saat ritme fisiologis paling tinggi atau paling aktif dan akan tidurpada saat ritme tersebut paling rendah. 1,2 Tahapan Tidur
Berdasarkan penelitian yang dilakukan dengan bantuan alatelektroensefalogram (EEG), elektro-okulogram (EOG), dan elektrokiogram(EMG), diketahui ada dua tahapan tidur, yaitu non-rapid eye movement(NREM) dan rapid eye movement (REM). 1 1) Non Rapid Eye Movement (NREM).
Tidur NREM disebut juga sebagai tidur gelombang-pendek karenagelombang otak yang ditunjukkan oleh orang yang tidur lebih pendekdaripada gelombang alfa dan beta yang ditunjukkan orang yang sadar.Pada tidur NREM terjadi penurunan sejumlah fungsi fisiologi tubuh. Disamping itu,semua proses metabolic termasuk tanda-tanda vital,metabolism, dan kerja otot melambat. Tidur NREM sendiri terbagi atas 4tahap (I-IV). Tahap I-II disebut sebagai tidur ringan (light sleep) dan tahapIII-IV disebut sebagai tidur dalam (deep sleep atau delta sleep).1
2
Tahap I
Tahap I merupakan tahap transisi antara bangun dan tidur dengan cirisebagai berikut : rileks, masih sadar dengan lingkungan, frekuensi nadidan nafas s edikit menurun, bola mata bergerak dari samping kesamping, dapat bangun segera selama tahap ini. Tahap ini berlangsungselama 5 menit. Tahap II
Tahap II merupakan tahap tidur ringan dan proses tubuh terusmenurun dengan ciri sebagai berikut : bola mata berhenti bergerak,temperatur tubuh menurun, serta frekuensi nadi dan nafas menurunsecara jelas. Tahap ini berlangsung sekitar 10-15 menit. Tahap III
Tahap III merupakan tahap tidur dengan ciri denyut nadi dan frekuensinafas serta proses tubuh lainnya lambat, awal dari keadaan tidur lelap,disebabkan adanya dominasi sistem syaraf parasimpatis dan sulituntuk dibangunkan. Berlangsung 15-30 menit. Tahap IV
Tahap IV merupakan tahap tidur nyenyak, sulit dibangunkan gerakanbola mata cepat, sekresi lambung menurun, jarang bergerak dan sulitdibangunkan, serta tonus otot menurun. 2) Rapid Eye Movement (REM).
Tidur REM biasanya terjadi setiap 90 menit dan berlangsung selama 5-30menit. Tidur REM tidak senyenyak tidur NREM, dan sebagian besar mimpiterjadi pada tahap ini. Selama tidur REM,otak cenderung aktif danmetabolismenya meninggkat hingga 20%. Pada tahap individu menjadisulit untuk dibangunkan atau justru dapat bangun dengan tiba-tiba,tonus otot terdepresi,sekresi lambung meningkat,dan frekuensi jantungdan pernapasan sering kali tidak teratur 1 Siklus Tidur
Selama tidur , individu melewati tahap tidur NREM dan REM. Siklus tidur yangkomplet normalnya berlangsung selama 1,5 jam, dan setiap orang biasanyamelalui emapt hingga lima siklus selama 7-8 jam tidur. Siklus tersebut dimulaidari tahap NREM yang berlanjut ke tahap REM. Tahap NREM I-III berlangsungselama 30 menit, kemudian diteruskan ke tahap IV
3
selama ± 20 menit.Setelah itu, individu kembali melalui tahap III dan II selama 20 menit. Tahap IREM muncul sesudahnya dan berlangsung selama 10 menit 1
Gangguan Tidur Irama Sirkadian Sleep wake schedule disorders (gangguan jadwal tidur) yaitu gangguan dimana penderita tidak dapat tidur dan bangun pada waktu yang dikehendaki, walaupun jumlah tidurnya tatap. Gangguan ini sangat berhubungan dengan irama tidur sirkadian normal. Bagian-bagian yang berfungsi dalam pengaturan sirkadian antara lain temperatur badan,plasma darah, urine, fungsi ginjal dan psikologi. Dalam keadan normal fungsi irama sirkadian mengatur siklus biologi irama tidurbangun, dimana sepertiga waktu untuk tidur dan dua pertiga untuk bangun/aktivitas. Siklus irama sirkadian ini dapat mengalami gangguan, apabila irama tersebut mengalami peregseran. Menurut beberapa penelitian terjadi pergeseran irama sirkadian antara onset waktu tidur reguler dengan waktu tidur yang irreguler (bringing irama sirkadian). Perubahan yang jelas secara organik yang mengalami gangguan irama sirkadian adalah tumor pineal. Gangguan irama sirkadian dapat dikategorikan dua bagian. 1 1. Sementara (acut work shift, Jet lag) 2. Menetap (shift worker)
Keduanya dapat mengganggu irama tidur sirkadian sehingga terjadi perubahan pemendekan waktu onset tidur dan perubahan pada fase REM. Berbagai macam gangguan tidur gangguan irama sirkadian adalah sebagai berikut.1 1. Tipe fase tidur terlambat (delayed sleep phase type)
yaitu ditandai oleh waktu tidur dan terjaga lebih lambat yang diinginkan. Gangguan ini sering ditemukan dewasa muda, anak sekolah atau pekerja sosial. Orangorang tersebut sering tertidur (kesulitan jatuh tidur) dan mengantuk pada siang hari (insomnia sekunder). 2. Tipe Jet lag
ialah menangantuk dan terjaga pada waktu yang tidak tepat menurut jam setempat, hal ini terjadi setelah berpergian melewati lebih dari satu zone waktu. Gambaran tidur menunjukkan sleep latensnya panjang dengan tidur yang terputus-putus. 3. Tipe pergeseran kerja (shift work type).
4
Pergeseran kerja terjadi pada orang tidur secara teratur dan cepat mengubah jadwal kerja sehingga akan mempengaruhi jadwal tidur. Gejala ini sering timbul bersama-sama dengan gangguan somatik seperti ulkus peptikum. Gambarannya berupa pola irreguler atau mungkin pola tidur normal dengan onset tidur fase REM. 4. Tipe fase terlalu cepat tidur (advanced sleep phase syndrome).
Tipe ini sangat jarang, lebih sering ditemukan pada pasien usia lanjut,dimana onset tidur pada pukul 6-8 malam dan terbangun antara pukul 1-3 pagi. Walaupun pasien ini merasa cukup ubtuk waktu tidurnya. Gambaran tidur tampak normal tetapi penempatan jadwal irama tidur sirkadian yang tdk sesuai. 5. Tipe bangun-tidur beraturan
Tipe bangun-tidur beraturan yang menyajikan sebagai tidur pada waktu yangsangat tidak teratur, dan biasanya lebih dari satu kali per hari (seringterbangun di malam hari dan tidur siang di siang hari), tetapi dengan totalwaktu tidur khas untuk orang usia.f. 6. Tipe tidak tidur-bangun dalam 24 jam. Di mana individu yang terkena dampak tidur terjadi kemudian dan kemudiansetiap hari, dengan jangka waktu puncak kewaspadaan juga terus bergerak disekitar jam dari hari ke hari
Hipotalamus dan Irama Sirkadian Hewan, termasuk manusia, memperlihatkan semua jenis perilaku ritmik (berirama) yang diulang secara teratur. Apa yang mempertahankan irama harian kita ketika, misalnya, kita tidur, tekanan darah kita meningkat, dan dorongan seksual kita meningkat ? Banyak kajian yang telah meguji kepentingan relatif dari petunjuk eksternal dan penjaga waktu internal dalam memelihara perilaku berirama. Kajian tersebut menunjukan bahwa irama sirkadian umumnya mempunyai komponen internal yang kuat, yang dirujuk sebagai jam biologis. para peneliti tertantang untuk menemukan mekanisme internal yang mengatur irama perilaku. Hipotesis awal bahwa lokasi mekanisme kontrol bervariasi pada kelompokkelompok taksonomik berbeda, telah terbukti benar. Contohnya, lalat buah kelihatannya mempunyai banyak jam biologis di seluruh tubuhnya dan pada ujung bagian luar sayapnya. Pada mamalia, sepasang struktur yang disebut nukleus suprakiasmatik (supracihiasmatic 5
nuclei, SCN) dalam hipotalamus berfungsi sebagai jam biologis. Percobaan pada rodensia telah mengungkapkan bahwa sel-sel SCN menghasilkan protein spesifik sebagai respon terhadap perubahan siklus terang-gelap. Fungsi jam biologis kemungkinan merupakan pengaturan berbagai macam proses fisiologi, seperti pembebasan hormon, rasa lapar, dan peningkatan sensitivitas terhadap stimulus eksternal yang memotivasi perilaku spesifik.3 Para peneliti juga telah menyelidiki peranan petunjuk eksternal dalam irama sirkadian. Umumnya, irama suatu jam biologis tidak sepenuhnya cocok dengan kejadian di lingkungan, dan petunjuk eksternal diperlukan untuk mempertahankan siklus itu agar waktunya sesuai dengan dunia luar. Cahaya adalah suatu petunjuk eksternal umum pada irama sirkadian; informal visual yang diterima oleh SCN melalui neuron sensoris pada mata memungkinkan jam mamalia agar tetap sinkron dengan siklus alamiah panjang siang hari dan malam hari. Sebagai contoh, aktivitas tupai terbang Amerika Utara biasanya dimulai pada saat malam hari tiba dan berakhir saat fajar, yang menunjukan bahwa cahaya merupakan petunjuk eksternal yang penting. Jika seekor tupai ditempatkan dalam sebuah ruangan yang terus-menerus diterangi atau terus-menerus gelap, irama aktivitasnya akan terus berlangsung, namun durasi siklus aktivitasnya (satu periode aktivitasnya dengan satu periode inaktivitas) sedikit lebih lambat sehingga tidak sinkron dengan dunia luar setiap hari. jam internal terus berjalan tanpa petunjuk eksternal, akan tetapi berdasarkan waktunya sendiri. petunjuk eksternal, seperti panjang siang dan panjang malam, menyesuaikan jam itu, sedemikian rupa sehingga perilaku berirama yang dikontrolnya disinkrinisasi dengan dunia luar. 3 irama sirkadian manusia diteliti dengan cara menempatkan individu dalam ruangan yang nyaman untuk hidup dan berbeda jauh dari bawah tanah, di mana mereka bisa membuat jadwal mereka sendiri tanpa ada petunujuk eksternal apapun. Di bawah kondisi yang bebas ini, jam biologis manusia sepertinya mempunyai satu periode sekitar 25 jam, akan tetapi dengan variasi individual; seperti hewan lain, manusia menggunakan petunjuk eksternal untuk menyesuaikan iramanya dengan pola 24 jam di dunia nyata. 3
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Irama Sirkadian Faktor-faktor yang mempengaruhi irama sirkadian pada dasarnya dibagi menjadi dua, yaitu faktor eksogen dan faktor endogen. Faktor endogen adalah faktor yang berada di dalam tubuh kita, sedangkan faktor eksogen adalah faktor-faktor yang berada di luar tubuh kita. Faktor 6
eksogen mencakup nukleus suprakiasmatik (supraciasmatic nuclei SCN) yang berada di dalam hipotalamus. Nukleus suprakiasmatik ini berfungsi sebagai jam biologis atau penentu irama sirkadian pada faktor endogen. Faktor eksogen mencakup banyak hal di luar tubuh kita yang mempengaruhi irama sirkadian diantaranya, rotasi bumi sebagai sinkronisasi (entraintment), iluminasi/cahaya (zeitgeber), musim, suhu, petunjuk waktu dan jadwal kegiatan, obat-obatan yang digunakan. Di antara yang lain, faktor iluminasi/cahaya merupakan faktor yang paling kuat dalam mempengaruhi irama sirkadian karena sebagai penentu irama pada faktor eksogen. Iluminasi/cahaya adalah suatu petunjuk eksternal umum pada irama sirkadian; informal visual yang diterima oleh SCN melalui neuron sensoris pada mata memungkinkan jam mamalia agar tetap sinkron dengan siklus alamiah panjang siang hari dan malam hari. 4
Peranan Hormon dan Neurotransmitter SCN mengatur fluktuasi tingkat hormon dan cairan neurotransmitter, dan
kemudian
keduanya menyediakan umpan balik yang mempengaruhi kerja dan fingsi SCN. Contohnya, malam hari, salah satu hormon yang dikendalikan oleh SCN, melatonin, dilepaskan oleh kelenjar pineal yang terletak di bagian dalam otak. Ketika kita tidur di ruang yang gelap, kadar melatonin kita meningkat; dan ketika kita terbangun di pagi hari di ruang yang cukup terang, kadar melatonin kita akan turun. melatonin sepertinya memainkan pernanaan untuk menjaga waktu biologis yang sesuai dengan siklus terang-gelap. Melatonin kerap digunakan untuk membantu orang-orang dengan gangguan insomnia pada mereka yang dapat melihat, dengan memberikan mereka melatonin, yang kini tersedia di toko-toko, harus digunakan dengan hati-hati. bagaimanapun juga, melatonin di Amerika Serikat lebih dianggap sebagai suplemen untuk diet dibandingkan sebagai obat, karenanya tidak ada standar nasional untuk membatasi kualitas dosisnya, dan efektivitasnya maupun dampak jangka panjang dari pengobatan semacam ini masih belum diketahui. 5
Mekanisme Irama Sirkadian Pada saat bangun tidur ketika rangsang sadar belum begitu aktif, tetapi kita cukup tidur maka hutang tidur menjadi nol dan kita bisa terjaga dengan penuh. Semakin siang hutang tidur semakin bertambah, di lain pihak rangsang sadar mencapai titik terendah. Sekitar pukul satu, 7
kantuk mulai menyerang dan rangsang sadar mulai kehilangan pengaruhnya. semakin sore rangsang sadar mulai merangkak naik kembali, cukup untuk melawan hutang tidur yang terus bertambah. sampai akhirnya di malam hari, kira-kira pukul sembilan, rangsang sadar menncapai titik puncak tetapi hutang tidur pun sudah cukup banyak sehingga mengalahkan rangsang sadar dan akhirnya kantuk pun mengunjungi kita. Normalnya, seseorang tidur selama 8 jam setiap harinya. jika kurang dari ini, hutang tidur akan semakin bertambah. misalkan seseorang tidur 5 jam malam sebelumnya, maka ia kekurangan tidur 3 jam yang untuk selanjutnya jadi menambah beban hutang tidur. Malam berikutnya ia tidur selama 8 jam. ini tidak cukup, sehingga di hari berikutnya beban 3 jam malam sebelumnya masih akan membebani dan rasa kantukpun tetap menyerang. Berbeda jika ia tidur selama 11 jam untuk melunasi hutang tidur, hari berikutnya tentu saja kesegaran akan menyertai. Rasa kantuk akibat hutang tidur yang menumpuk dapat berakibat pada berkurangnya kemampuan mental, seperti berkurangnya
konsentrasi, daya ingat,
produktifitas, dan refleks sewaktu mengendara.4
8
Daftar Pustaka 1. Ganong, William F. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Jakarta : EGC. 2002.h.186-95. 2. Mehmet C, Roizen F.M. Staying Young. Bandung: PT Mizan Publika. 2007.h.456 . 3. Reece C, Mitchell. Biologi. 5 th ed jilid ke 3 . Jakarta: EGC. 2004.h.221-3. 4. Reece C, Mitchell. Biologi. 5 th ed jilid ke 2. Jakarta: EGC. 2004.h.221-3. 5. Wade C, Travis C. Psikologi. 9 th ed. Jakarta: Erlangga. 2002.h.153-4.
9
10
