Mekanisme Penyimpanan Memori pada Otak beserta Gangguannya Kevina Suwandi 102012001/A4 Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana Jalan Arjuna Utara nomor 6 Jakarta 11510
[email protected]
Pendahuluan Pada dasarnya, semua makhluk ciptaan Tuhan memiliki otak. Dimana otak tersebut memiliki bagian yaitu bagian otak besar,otak kecil dan batang otak. Pada bagian otak besar terdapat 6 lobus yaitu lobus frontalis,lobus parietalis,lobus temporalis,lobus occipitalis,lobus insula dan lobus limbic. Otak merupakan suatu pusat dari segala aktivitas kita. Otak tersebut memiliki area-area brodmann dimana area brodmann tersebut masing-masing memiliki peran masing-masing. Pada dasarnya, otak memiliki fungsi yang banyak.salah satu fungsinya adalah menyimpan memori. Dimana penyimpanan memori tersebut adalah di hipokampus. Hipokampus tersebut merupakan salah satu system limbic pada otak. Memori tersendiri memiliki 2 jenis yaitu memori jangka pendek dan memori jangka panjang dimana pada memori jangka pendek,kemungkinan lupa adalah besar. Namun pada memori jangka panjang,kemungkinan lupa adalah kecil. Untuk mengubah memori jangka pendek menjadi jangka panjang perlu dilakukan pengulangan memori jangka pendek tersebut. Perubahan memori jangka pendek menjadi memori jangka panjang disebut konsolidasi memori.
1
Identifikasi Istilah yang Tidak Diketahui 1. Demensia Senilis adalah gangguan mental yang berlangsung progresif,lambat dan serius yang disebabkan oleh kerusakan organik jaringan otak.1
Rumusan Masalah 1. Seorang laki-laki berusia 65 tahun mengeluh sering lupa namun ia sangat hafal berbagai peristiwa yang dialaminya semasa muda. 2. Seorang laki-laki berusia 65 tahun sering lupa dengan hal yang baru terjadi 3. Menderita demensia senilis Analisis Masalah
Makroskopik
Mikroskopik
otak
Mekanisme penyimpanan memori
Gangguan Memori
Klasifikasi Memori
Faktor-faktor yang mempengaruhi penyimpanan memori
2
Hipotesis 1. Laki-laki berumur 65 tahun mengalami gangguan memori Sasaran Pembelajaran 1. Untuk mengetahui mekanisme penyimpanan memori otak 2. Untuk mengetahui tentang demensia senilis 3. Untuk mengetahui penyebab dari demensia senilis 4. Untuk mengetahui organ yang terlibat dalam penyimpanan memori otak 5. Untuk mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan gangguan penyimpanan memori 6. Untuk mengetahui jenis-jenis memori otak
Otak Otak merupakan organ yang telah terspesialisasi sangat kompleks.Berat total otak dewasa adalah sekitar 2% dari total berat badan dan mempunyai sekitar 12 miliar neuron.Otak terdiri dari otak besar, otak kecil dan batang otak. Otak memiliki pelindung otak yang disebut meninges (pelindung otak) . Dimana meninges berfungsi untuk membungkus dan melindungi system saraf pusat, membungkus dan melindungi pembuluh darah yang mendarahi Sistem saraf pusat dan mengandung
liquor
cerebrospinalis(LCS).
Lcs
tersebut
mengandung
air,glukosa,asam
amino,vitamin C, vitamin B dan asam folat2 1. Cerebrum (otak besar) Cerebrum adalah bagian terbesar dari otak manusia yang juga disebut dengan nama Cerebral Cortex, Forebrain atau Otak Depan.Cerebrum membuat manusia memiliki kemampuan berpikir, analisa, logika, bahasa, kesadaran, perencanaan, memori dan kemampuan visual. Cerebrum terdiri dari 2 belahan, yaitu otak kanan (hemisphere dextra) dan otak kiri (hemisphere sinistra). Kedua belahan otak tersebut dihubungkan oleh corpus collosum yang berfungsi untuk menyeimbangkan aktivitas kedua otak besar tersebut. Otak belahan kanan mengendalikan tubuh bagian kiri dan otak belahan kiri mengendalikan tubuh bagian kanan. Fungsi otak kiri adalah untuk pemikiran
3
analistik,logika,bahasa ,sains dan matematik. Sedangkan fungsi otak kanan adalah untuk pemikiran holistic,intuisi,kreatifitas,seni dan musik 3 Otak memiliki sulci-sulci yang memisahkan cerebrum menjadi lobus-lobus. Cerebrum terbagi atas 6 lobus diantaranya adalah sebagai berikut: (lihat gambar 1.1) 1. Lobus Frontal
Kontrol motorik, ekspresi emosi, pertimbangan moral, elaborasi pemikiran
2. Lobus Parietal
Sensasi umum dan pengecap
3. Lobus Temporal
Pendengaran, keseimbangan, pemahaman bahasa dan bicara, emosi, memori
4. Lobus Occipital
Melihat, Memahami bahasa, bicara dan tulisan
5. Insula
Aktivitas gastrointestinal/organ visceral
6. Lobus Limbik
Emosi dan memori
Gambar 1.1 Lobus-lobus otak3 Sulcus centralis memisahkan antara lobus parietalis dan frontalis,sulcus parietooccipitalis memisahkan antara parietalis dan occipitalis,sulcus lateralis memisahkan antara lobus temporalis dengan lobus parietalis-frontalis.3 4
Pada otak memiliki area brodmann (lihat gambar 2.1) dimana setiap area brodmann memiliki peran masing-masing. 4
Gambar 2.1 Area brodmann pada otak4 Berikut adalah peran masing-masing peran setiap area brodmann:4
No. 1
Area Penamaan Area 1, 2 dan 3 Somestetik Primer
Fungsi Bagian ini akan menerima sensasi dari semua bagian tubuh dan disinilah menggapai kesaadaran. Sensasi umum ini mencakup antara lain: nyeri, suhu, raba, tekan dan proprioseptif. Korteks Frontalis Merupakan area motorik primer yang bertanggungjawab untuk gerakan-gerakan voluntar. Lapangan pandang Area 6 dan 8 ini bertanggungjawab untuk frontal gerakan-gerakan menyidik voluntar dan deviasi konjugat dari mata dan kepala. Gerakan mata voluntar mendapat input dari area 4,6,8,9 dan 46. Asosiasi Somestetik Bagian ini banyak berhubungan dengan areaarea sensorik lain dari korteks sensorik. Korteks asosiasi sensorik menerima dan mnegintegrasi berbagai modalitas sensorik, misalnya mengindentifikasikan mata uang dalam tangan tanpa melihat.
2
Area 4
3
Area 8
4
Area 6
5
Area 5 dan 7
5
6
Area 9,10,11, Korteks Prafrontalis dan 12
7
Area 17
Korteks Primer
Visual
8
Area 18 dan 19 Korteks Visual
Asosiasi
9
Area 22
Korteks Auditorik
Asosiasi
10
Area 40
Korteks Parietalis
11
Area 41 dan 42 Korteks Auditorik Primer Area 44 dan 45 Area Bicara Motorik Bertanggungjawab atas pelaksanaan motorik Broca berbicara.
12
Merupakan area-area yang berkaitan dengan kepribadian seseorang. Fungsi utamanya adalah melakukan kegiatan intelektual kompleks, beberapa fungsi ingatan, rasa tanggungjawab untuk melakukan tindakan dan sikap yang dapat diterima oleh masyarakat, ide-ide, pikiran yang kreatif, penilaian dan pandangan ke masa depan. Bertanggungjawab untuk menerima informasi penglihatan dan menyadari sensasi warna. Bagian ini menyebabkan informasiinformasi penglihatan menjadi berarti, berperan juga dalam refleks gerakan mata apabila sedang memandang atau mengikuti suatu objek. Bertanggung jawab atas interpretasi dari korteks auditorik primer dan bekerjasama dengan area Wernicke di dekatnya untuk pemahaman bahasa melalui pendengaran tersebut. Bertanggungjawab untuk mengenal benda melalui sentuhan. Berfungsi sebagai penerima suara.
Pada tepi dalam cerebrum terdapat system limbic dan merupakan dasar dari diencephalon. Limbic system ini memiliki struktur seperti cincin dan mengelilingi bagian atas dari brain stem dan corpus callosum. Berikut adalah komponen dari limbic system (lihat gambar 4.1) :
6
Gambar 4.1 Sistem limbic 4 1. Lobus limbic Terletak di tepi cerebral cortex pada permukaan medialsetiap hemisphere. Lobus limbic terdiri dari beberapa bagian : a. Cingulate gyrus Terdapat diatas corpus callosum b. Parahippocampal gyrus Te r d a p a t d i t e m p o r a l l o b u s b a g i a n bawah c. Hippocampus Merupakan bagian parahippocampal gyrus yangmemanjang ke bagian lateral ventricle. Hippocampus mempunyai banyak hubungan tetapi kebanyakkan tidak langsung dengan sebagian kortex cerebri seperti halnya dengan struktur basalis sistem limbik amigdala, hipothalamus, septum dan korpusmamilaria. Hampir setiap pengalaman sensorik menyebabkan aktivitas setidaknya di beberapa bagian hippocampus dan kemudian hippocampus menyebarkan sinyal-sinyal keluar menuju thalamus anterior, hipothalamus dan system limbik terutama fornix (jaras penghubung utama). Perangsangan pada berbagai area dalam hippocampus dapat menyebabkan berbagai pola perilaku (contoh : kepuasan, rasa marah, ketidakpedulian,atau dorongan sex berlebih). Jika hippocampus memberikan sinyal bahwa masukkan neuron tertentu bersifat penting, kemungkinan besar informasi tersebut akan disimpan menjadi ingatan. Hippocampus ini juga yang menyebabkan
7
timbulnya dorongan untuk mengubah ingatan jangka pendek menjadi jangka panjang, dengan cara hippocampus menjalarkan sinyal atausinyal-sinyal yang tampaknya membuat pikiran berulangulang melatih informasi baru sampai menjadi ingatan yang permanen 2. Dentate gyrus Terletak antara hippocampus dan parahippocampalgyrus 3. Amygdala Berfungsi mengatur sinyal saraf,menyaring respons keadaan emosional, dan banyak neurotransimitter opioid. 4. Septai nuclei Terletak dibawah corpus callosum dan cerebral gyrus 5. Mammillary bodies of hippothalamus 6. Anterior nucleus dan medial nucleus Merupakan dua buah nucleidari thalamus yang berperan dalam limbic circuits 7. Olfactory bulbs 8. Fornix, Stria terminalis, Stria medullaris, Medial forebrain bundle dan mammillothalamic
Limbic system ini berperan dalam aktivitas emosional dan aktivitas perilakutak sadar dan disebut juga “emotional brain”
Cerebrum terdiri dari 6 lapisan yaitu : 1. Lapisan molecular 2. Lapisan granular luar 3. Lapisan sel-sel pyramid 4. Lapisan granular dalam 5. Lapisan ganglioner 6. Lapisan sel multiform atau polimorf Semua lapisan ini berisi neuroglia. Pada cerebrum ini terdapat sel pyramid, sel granuler, sel horizontal dan sel martinotti.
8
2. Cerebellum (otak kecil) Cerebellum merupakan bagian terbesar otak belakang.Otak kecil ini terletak di bawah lobus oksipital cerebrum. Otak kecil terdiri atas dua belahan dan permukaannya berlekuk-lekuk. Fungsi otak kecil adalah untuk mengatur sikap atau posisi tubuh,keseimbangan,dan koordinasi gerakan otot yang terjadi secara sadar.Jika terjadi cedera pada otak kecil,dapat mengakibatkan gangguan pada sikap dan koordinasi gerak otot. Gerakan menjadi tidak terkoordinasi,misalnya orang tersebut tidak mampu memasukkan makanan ke dalam mulutnya.3 Hemispherium cerebella dibagi menjadi lobus anterior, lobus posterior dan lobus flocculonodular (lihat gambar 3.1)
Gambar 3.1 Cerebellum3 Pada
cerebellum
terdapat
3
lapisan
yaitu
lapisan
molecular,lapisan
ganglioner,lapisan granular. Sel – sel yang terdapat pada cerebellum adalah sel stellata, sel basket, sel purkinye, sel granular. 3. Batang Otak Batang otak terdiri dari otak tengah (diensefalon), pons dan medulla oblongata.Otak tengah merupakan bagian atas batang otak. Aquaductus cerebri menghubungkan ventrikel ketiga dan keempat melalui otak tengah. Pada aquaductus 9
cerebri terdapat substansia grisea periquaductal yang mengelilingi aquaductus cerebri. Substansia grisea periquaductal tersebut berfungsi untuk menghubungkan respon terhadap nyeri visceral.selain diensefalon,terdapat pons. Dimana pons terletak diantara mesencephalon dan medulla oblongata. Pons mengandung nuclei dari nervi craniales V,VI,VII. Setelah pons, bagian paling caudal dari batang otak (medulla oblongata) berlanjut menjadi medulla spinalis. Pada medulla oblongata ini, merupakan tempat keluarnya nervus craniales VIII dan XII5 Memori Memori merupakan penyimpanan dari pengetahuan yang telah didapat untuk dapat di panggil kembali (recall). Perubahan pada neuron yang berkaitan dengan retensi atau penyimpanan pengetahuan disebut jejak memori atau memory trace. Penyimpanan informasi yang didapat dilakukan melalui 2 tahap yaitu memori jangka pendek dan memori jangka panjang. Proses transfer dan penguatan memori jangka pendek menjadi memori jangka panjang disebut konsolidasi memori.6 Berikut adalah perbandingan memori jangka panjang dengan jangka pendek:6
10
Mekanisme penyimpanan memori dari jangka pendek ke jangka panjang adalah sebagai berikut:6
Dimana dari pembelajaran (stimulus) akan ditampung di penampungan memori jangka pendek. Pada fase ini, kemungkinan akan lupa. Namun ketika memori jangka pendek ini terus diulangi akan menjadi memori jangka panjang dimana pada memori jangka panjang,memiliki kemungkinan kecil untuk lupa.6 Memori masuk ke dalam otak melalui sinaps ( alur informasi), karena otak belajar melalui kekuatan sinapsisnya. Dimana hippocampus (sistem limbik), amygdala (pusat ingatan emosi), striatum (untuk mengendalikan kemampuan motorik), mammillary bodies berperan aktif didalam
otak. Tiga
proses
dasar
dari
memori
,
yaitu Encoding (memasukkan
informasi), Storage(penyimpanan) dan Retrieval (menimbulkan kembali). Yang pertama adalah proses mengingat dengan tahapan Encoding yaitu proses pengkodean terhadap apa yang dipersepsikan
dengan
cara
mengubah
simbol-simbol
tertentu
pada
organismenya.
Jadi encoding merupakan suatu proses mengubah sebuah informasi ke dalam bentuk yang sesuai dengan sifat memori organisme itu sendiri. Informasi-informasi yang dapat disimpan olehnya dapat diperoleh dengan cara sengaja maupun tidak sengaja. Kedua adalah proses mengingat Storage atau proses penyimpanan informasi. Bagaimana penyimpanan terhadap apa yang telah diproses pada tahap pengkodean. Ketiga adalah proses mengingat yang berkaitan dengan menimbulkan kembali sebuah informasi-informasi yang telah tersimpan atau biasa disebut Retrieval. Proses ini merupakan sebuah proses mencari dan menemukan informasi yang disimpan dalam memori untuk digunakan kembali bila dibutuhkan.6
11
Penyimpanan jangka pendek berkaitan dengan habituasi dan sensitisasi. Habituasi merupakan pengurangan respon terhadap adanya stimulus yang sama secara berulang.Sedangkan sensitisasi merupakan peningkatan respon terhadap stimulus yang ringan menyertai stimulus yang kuat.Kedua bentuk pembelajaran ini mempengaruhi tempat yang sama dengan cara yang berbeda. Habituasi menekan aktivitas sinaps pada bagian aferen dan eferen sedangkan sensitisasi meningkatkan aktivitas sinaps pada bagian aferen dan eferen.6 Ketika sudah berada di fase ini,yaitu pada penyimpanan jangka pendek, maka ada kemungkinan besar lupa. Sehingga untuk mengubah penyimpanan memori jangka pendek menjadi penyimpanan memori jangka panjang sehingga kemungkinan untuk lupa adalah kecil bahkan menjadi memori permanen. Dengan potensiasi memori jangka panjang,terjadi modifikasi sebagai akibat peningkatan penggunaan pada sinaps yang akan meningkatkan kemampuan neuron presinaps untuk mengeksitesi neuron postsinaps pada masa depan. Dengan begitu,semakin sering digunakan koneksinya akan semakin kuat.Penguatan ini berkaitan dengan pembentukan lebih banyak EPSPs (excitatory postsinaptic potential) pada neuron postsinaps sebagai respon signal kimia dari input excitatory presinaps tertentu.
Peningkatan respon eksitatori akan ditranslasikan
menjadi lebih banyak potensial aksi yang dikirimkan sepanjang sel postsinaps tersebut ke neuron lainnya. LTP (long term potentiation) ini memerlukan waktu berhari-hari bahkan bermingguminggu untuk menkonsolidasi memori jangka pendek menjadi jangka panjang. LTP terjadi di hipokampus.6 Mekanisme yang mendasari LTP ini sebenarnya masih menjadi bahan riset lebih lanjut dan perdebatan. Ada beberapa bentuk LTP , ada yang berasal dari perubahan hanya pada neuron postsinaps maupun pada komponen presinaps atau keduanya. LTP dimulai saat neuron presinaps melepas neurotransmitter eksitatori glutamate sebagai respon atas potensial aksi.Glutamat mengikat 2 jenis reseptor yaitu reseptor AMPA dan NMDA. Reseptor AMPA merupakan kanal reseptor yang dimediasi oleh kimia yang membuka pada pengikatan glutamate dan menyebabkan masuknya ion Na+. Selanjutnya terjadi pembentukan EPSP pada neuron postsinaps. Reseptor NMDA merupakan kanal reseptor yang menyebabkan Ca2+ dapat masuk saat kanal ini terbuka. Gerbang ini membuka pada pengikatan glutamate,namun tidak menyebabkan ca2+ masuk. Hal itu disebabkan karena adanya penyumbatan dari Mg2+.Depolarisasi tambahan neuron postsinaps yang dihasilkan oleh EPSP 12
akibat pengikatan glutamate pada reseptor AMPA dibutuhkan untuk mendepolarisasi neuron postsinaps guna memaksa Mg2+ keluar dari channel.Oleh karena itu,meskipun glutamate berikatan dengan reseptor NMDA,kanal tersebut tidak akan membuka sampai sel postsinaps terdepolarisasi sebagai akibat aktivitas eksitatori yang lainnya. Masuknya kalsium setelah ekspulsi Mg2+ bermanfaat untuk mengaktifkan jalur second messenger ca2+ pada neuron postsinaps.Jalur tersebut memicu insersi secara fisik reseptor AMPA tambahan pada membrane postsinaps.peningkatan reseptor AMPA ini mengakibatkan sel postsinaps memperlihatkan respon
EPSP
yang
lebih
besar
oleh
pengaruh
pelepasan
glutamate
dari
neuron
presinaps.Mekanisme ini berperan untuk membantu penjagaan LTP.6 Selain itu, pada beberapa sinaps,aktivasi second messenger Ca2+ pada neuron postsinaps menyebabkan sel tersebut melepaskan parakrin retrograde.Parakrin tersebut akan berdifusi ke neuron presinaps untuk meningkatkan pelepasan glutamate pada neuron presinaps. Mekanisme ini berperan untuk menjaga LTP. Modifikasi yang terjadi selama LTP tetap dijaga sampai waktu yang lama sesudah aktivitas ini berhenti.Dengan begitu,informasi yang ditransmisikan lebih efektif saat diaktivasi di masa depan.Jalur antara input presinaps inaktif yang lain dan sel postsinaps yang sama tidak berpengaruh.LTP berkembang sebagai respon aktivitas sering yang melintasi sinaps sebagai hasil input yang repetitive dan letupan yang intens atau respon terhadap hubungan antara letupan satu input dengan input yang lain pada waktu bersamaan. 6
13
Faktor-Faktor yang mempengaruhi memori 1. Senyawa-senyawa yang menghambat dan mengaktifkan neurotransimitter 2. Faktor usia 3. Faktor lingkungan 4. Trauma 5. Lesi dalam struktur otak 6. Faktor penyakit
Kesimpulan Seorang laki-laki berusia 65 tahun tidak dapat mengingat kejadian yang baru terjadi,namun dapat mengingat kejadian masa lalu nya dapat disebabkan oleh factor usia,factor lingkungan,trauma, lesi dalam struktur otak,factor penyakit. Dimana yang berperan dalam penyimpanan memori adalah hipokampus. Jadi, dapat dinyatakan bahwa hipotesis yang telah dibuat yaitu Laki-laki berumur 65 tahun mengalami gangguan memori dapat terbukti. Dimana pada dasarnya,laki-laki tersebut tidak dapat menyimpan memori jangka pendeknya. Sehingga dapat dikatakan bahwa terjadi gangguan penyimpanan memori
14
Daftar Pustaka 1. Maryam R.S , Ekasari M.F , Rosidawati. Mengenal usia lanjut dan perawatannya.Jakarta: Salemba Medika;2008. h 71 2. Ferdinand F.Praktis belajar biologi.Jakarta:Visindo;2006. h 158-9 3. Budiyono S. Anatomi tubuh manusia.Bekasi:Laskar Aksara;2011.h 20-3 4. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC;2004.h 154-63 5. Pearce EC. Anatomi dan fisiologi untuk paramedic. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama;2009. h 286-93 6. Sherwood
L.
Human
physiology:
The
Central
Nervous
System.7th
ed.Philadelphia:Brooks;2010.p 157-65
15
