1
A. Pendahuluan
Manusia diciptakan oleh Allah SWT dengan dengan kesempurnaan luar biasa yang membedakannya dengan hewan meliputi aspek intelektual, moral, sosial, bahasa, dexterity dan emosi. Menurut Suyanto (2008), otak manusia merupakan bagian syaraf paling besar dan kompleks yang tidak hanya dibentuk oleh satu milyar sel syaraf otak (neuron) saja tetapi juga oleh hampir satu triliun sel glia. Neuron tersebut akan menjalarkan impuls sepanjang serabut syaraf dari satu neuron ke neuron yang lain membentuk jaringan, sehingga siap memproses informasi yang tak terhingga. Kecerdasan manusia sangat ditentukan oleh otak. Bahkan menurut Erny dan Saharso (2006), kualitas hidup seseorang sangat ditentukan terutama oleh proses perkembangan perkembangan otak yang dimulai dari konsepsi hingga usia 3 tahun (Batita). ( Batita). Oleh karena itu diperlukan upaya-upaya untuk mengembangkan potensi anak secara optimal dan seimbang dengan meningkatkan pengetahuan tentang perkembangan otak. Berdasarkan masalah di atas penulis tertarik membuat referat tentang pertumbuhan dan perkembangan otak.
B. Pertumbuhan dan Perkembangan Otak
Perkembangan merupakan suatu proses yang teratur dan berurutan yang dimulai dari beberapa hal sederhana, yang berkembang semakin kompleks. Proses perkembangan otak terjadi sangat cepat dan unik. Proses tersebut melalui beberapa tahapan yaitu induksi neuroektoderm hingga pembentukan tabung saraf, lipatan cephalic, proliferasi neuron, migrasi, sinaptogenesis dan pertumbuhan sel-sel penyangga otak. (Sadler, 2006) Tabel 1. Fase Perkembangan Otak
3-4 minggu
Pembentukan tabung saraf
5-10 minggu
Fase prosencephalic, pembentukan hemisfer
8-18 minggu
proliferasi prolifer asi neuronal
12-24 minggu
Migrasi
>25 minggu
Pembentukan sel pendukung
2
Arborisasi neuron Sinaptogenesis Apoptosis 40 minggu
Myelinisasi
1. Neurulisasi Primer dan Sekunder
Wilson dan Brivanlou (1997) menyatakan bahwa neurulisasi merupakan fase dimana terjadi proses pembentukan otak dan pembentukan medula spinalis yang dimulai dari bagian dorsal embryo.
a. Neurulisasi Primer
Sejak awal minggu ketiga, sistem syaraf pusat (SSP) mulai muncul berupa lempeng syaraf (neural plate) di region middorsal di depan primitive node (nodus primitive). Lempeng syaraf ini dibentuk oleh sel-sel embrionik yang berasal dari suatu lempeng penebalan ectoderm berbentuk sandal. Setelah itu, tepi-tepi lempeng syaraf membentuk lipatan syaraf (neural fold) yang selanjutnya akan mengalami perkembangan pesat.(Sadler, 2006)
3
Lempeng syaraf bagian lateral mengalami invaginasi dan bagian dorsal menutup hingga membentuk tabung saraf. Selama fase penutupan, cikal bakal sel neuron mulai diproduksi, dan sel-sel tersebut akan menjadi ganglia radix dorsalis, ganglia sensoris nervi cranialis, ganglia autonomik, sel Schwann dan sel pia dan arachnoid (dikenal sebagai malanosit, sel medulla adrenal dan elemen tulang tertentu dari kepala dan wajah). Tabung saraf akan menjadi susunan saraf pusat. Fusi pertama dari lempeng saraf terjadi pada bagian medulla bagian bawah pada usia kehamilan 22 hari. Ujung anterior tabung saraf akan menutup paling lambat pada usia 24 hari kehamilan, dan bagian ujung posterior menutup pada usia 26 hari kehamilan. Pada bagian posterior, penutupan tabung paling bawah berada pada ketinggian lumbosacral, dan segmen saraf yang lebih bawah akan dibentuk melalui proses diferensasi perkembangan selanjutnya. Interaksi antara tabung saraf dengan jaringan mesoderm sekitarnya akan membentuk dura dan tulang axial misalnya tulang tengkorak dan vertebrae. (Erny dan Saharso, 2006) b. Neurulisasi Sekunder (Pembentukan tabung syaraf caudal)
Neurulisasi tabung syaraf sekunder merupakan proses pembentukan tabung syaraf bagian caudal misalnya segmen sakral bagian bawah dan coxygeus yang terjadi lebih lambat dibandingkan dengan neurulisasi tabung syaraf primer. Proses ini terjadi setelah kanalisasi dan diferensiasi retrogesif dan merupakan hasil perkembangan tabung syaraf yang terakhir. Pada usia 28 hingga 32 hari kehamilan, terbentuk vakuola yang berasal dari fusi sel-sel yang belum berdiferensiasi pada bagian kaudal tabung syaraf. Vakuola-vakuola tersebut kemudan menyatu, membesar, dan berhubungan dengan kanalis sentralis yang disebut dengan kanalisasi. Proses kanalisasi akan terus berlanjut hingga usia 7 minggu kehamilan dan dilanjutkan dengan proses diferensiasi retrogresif yang berlangsung sejak usia 7 minggu kehamilan hingga beberapa waktu setelah lahir, terjadi regresi beberapa massa sel kaudal. Mengingat strukturnya adalah ventrikulus terminalis, lokasi terutama di konus medularis dan filum terminalis. (Erny dan Saharso, 2006)
4
2. Perkembangan Prosensefalic
Guble dan Hunting (2003) mengatakan bahwa perkembangan prosensefalic terjadi dari mesoderm prekorda dan otak depan yang saling berinteraksi. Interaksi yang terjadi di depan ujung rostral embrio tersebut mempengaruhi pembentukan permukaan otak depan. Perkembangan proensefalon terdiri dari 3 hal yang terjadinya berurutan yaitu pembentukan prosensefalic yang dimulai pada ujung rostral tabung syaraf pada akhir bulan pertama kehamilan dan berlanjut hingga bulan ke dua, segera setelah penutupan bagian anterior tabung syaraf, kemudian pembentukan celah prosensefalic (cleavage) dan perkembangan garis tengah prosencephalic. Perkembangan struktur internal susunan saraf pusat dimulai setelah bentuk eksternal yang esensial selesai, terdiri dari proliferasi seluruh komplemen neuron, migrasi neuron, proses organisasi untuk menghasilkan sirkuit yang rumit dan akhirnya peningkatan kualitas sirkuit dengan pembentukan membran spesifik sistim neural atau myelin. Peristiwa diatas terjadi mulai dari bulan kedua kehamilan hingga usia dewasa. 3. Proliferasi Neuronal
Seluruh neuron dan glia dibuat pada lokasi subependymal tepatnya di zona ventrikuler dan subventrikuler yang ada disetiap tingkatan perkembangan susunan saraf. Dua fase yang terjadi pada fase proliferasi adalah: 1. pada usia 2 hingga 4 bulan kehamilan, bersamaan secara primer dengan proliferasi neuronal dan radial glia secara umum; 2. pada usia 5 bulan kehamilan hingga >1 tahun post natal, secara primer berkaitan dengan multiplikasi glia. (Guble dan Hunting,2003) Proliferasi prekusor glia akan meningkatkan jumlah sel glia secara cepat, pada akhirnya akan berpengaruh pada proses migrasi neuronal. Pada tahap akhir, terjadi proliferasi percabangan vaskuler, sistim arterial terbentuk lebih dahulu daripada sistim vena, proliferasi tersebut terutama aktif selama fase proliferasi neuronal. Dimulai dengan terbentuknya pleksus leptomeningeal pembuluh darah; yang terjadi pada bulan ke 3 kehamilan dengan arah perkembangan secara radial, pada saat terbentuk tidak bercabang, pada bulan ke 4 kehamilan dan usia selanjutnya akan terbentuk percabangan arah horisontal.(DeBord, 2003)
5
Aspek yang mendasar dari proliferasi sel sepanjang dinding tabung saraf dideskripsikan pertama kali oleh Sauer, 1935. Sel-sel ditepi zona ventrikuler yang menunjukkan aktivitas replikasi DNA, mengadakan migrasi kearah permukaan lumen dan membagi diri; 2 sel yang pertama akan migrasi kembali ke tepi zona ventrikuler. Migrasi dari dan kearah yang sama atau migrasi interkinetik nuklear berulang selama terjadi replikasi DNA dan mitosis sering terjadi di zona ventrikuler. Pada beberapa bagian otak, sel-sel di zona subventrikuler dapat diidentifikasi. Sel-sel tersebut membelah tanpa berpindah kembali ke permukaan lumen. Penelitian yang dilakukan oleh Rakic dkk, zona ventrikuler pertama kali dibentuk pada saat pembentukan neuron pertama, dan zona subventrikuler merupakan titik awal dari neuron-neuron yang terbentuk selanjutnya dan glia. Pada saat sel dihasilkan dari siktus mitosis dan aktivitas proliferasinya terhenti, mereka akan mengadakan migrasi masuk ke zona intermediate dalam rangka membentuk lempeng cortikal. Dapat disimpulkan, pada fase awal proliferasi, sel stem membelah secara simetris menjadi 2 dengan cara tersebut unit proliferasi sel stem neuronal-glia berkembang. Proses-proses diatas menentukan jumlah unit proliferasi dalam zona ventrikuler-subventrikuler. Pada usia kehamilan selanjutnya, jika dibandingkan dengan pertengahan bulan ke dua kehamilan, jumlah unit proliferasi relatif stabil seperti pada saat sel stem membelah secara asimetris. Pembelahan secara asimetris menentukan ukuran dari setiap unit proliferasi. Pada fase proliferasi akan didapatkan perbandingan produksi jumlah sel neronal post mitotik lebih banyak dibanding dengan sel stem (Hardwick et al , 2015) 4. Migrasi Neuronal
Menurut Setty et al (2012), migrasi neuronal merupakan suatu proses perpindahan neuron dari tempat awalnya menuju tempat akhir neuron di otak. Hasil eksperimen Setty et al menyatakan bahwa proses tersebut dimulai ketika neuronneuron mengalami proliferasi dari progenitor glial di zona ventricular kemudian neuron melakukan migrasi
ke zona subventricular sepanjang serat glial. Periode
puncak migrasi terjadi pada usia 3 hingga 5 bulan kehamilan, walaupun migrasi neuronal sudah dapat dideteksi, pada area tertentu di cerebrum paling awal terjadi pada bulan ke 2 dan segera setelah bulan ke 5 kehamilan.
6
Dua pola dasar migrasi neuronal berupa migrasi kearah radial dan tangensial. Rakic (1972) menyatakan bahwa dalam perkembangan korteks otak, proyeksi neuron dihasilkan terutama di zona vertikal dan kemudian berpindah ke cortical plate. Bagaimanapun, GABAergic antar neuron paling banyak dimulai di ganglion pada tikus yang unggul dan masuk dalam cortical plate melalui migrasi tangensial (Marin and Rubenstein, 2001). Migrasi radial dibedakan lagi menjadi dua yaitu locomotion dan somal transloction (Tabata dan Nakajima, 2003). Menurut Rakic (1972), locomotion ditandai dengan adanya migrasi sel sepanjang serat radial dari radial sel glia. Seluruh serat tersebut saling menyilang untuk membentuk ketebalan dinding cerebral. Migrasi radial jenis ini mempunyai morfologi sel bipolar dan berjalan dari cortical plate menuju ke zona marginal. Sedangkan somal translocation, neuron berpindah dari zona ventrikular lalu berakhir di pial surface (Nadarajah et al ., 2001). Selain itu, terdapat pula perbedaan antara migrasi radial yang terjadi di cerebrum dan cerebellum. Di cerebrum, migrasi radial menyebabkan pembentukan korteks dan struktur nukleus profundus. Sedangkan di dalam cerebellum, migrasi radial menyebabkan terbentuknya sel purkinje, nukleus dentatus dan nukleus bagian atas yang lainnya. (Mauch et al, 2001). Mauch et al (2001) menyatakan migrasi tangensial sel-sel yang berasal dari zona germinal dalam regio rhombic lip dan migrasi melalui permukaan cerebellum akan membentuk lapisan granular eksternal. Sel-sel tersebut mengadakan migrasi secara radial kearah dalam dengan tujuan membentuk lapisan sel granular internal dari korteks cerebellum. Jadi dalam perjalanannya dari tempat asal sel, sel granuler akan mengalami migrasi baik radial maupun tangensial. Menurut Dobbing (1974), migrasi tangensial merupakan perpindahan sel menuju permukaan pial, juga berlangsung dalam zona ventrikuler dan subventrikel untuk membentu korteks cerebri. Migrasi ke lateral pararel dengan permukaan pial sering terjadi setelah periode migrasi radial dalam upaya membentuk kelompok neuronal dalam batang otak dan medula spinalis. Pada tahun 2001, Nadarajah et al menyebutkan bahwa migrasi tangensial dibagi menjadi dua yaitu migrasi dari olfaktorius dan migrasi dari GARH.
7
Mauch et al (2001) mengetakan bahwa sebelum migrasi sel dapat membentuk lempeng kortikal, sel glia radial akan menyebar dari permukaan ventrikuler sampai permukaan glia dimana ujung penyebaran akan membatasi pembentukan membran glia pada permukaan pial. Kelompok sel primitif pertama akan mengadakan migrasi pertama untuk membentuk bakal lempeng. Lapisan neuron yang terbentuk sesudahnya terpisah oleh neuron lempeng kortikal yang masuk ke lapisan superfisial terdekat dengan permukaan pial, dimana akan memproduksi Cajal-Retzius dan berhubungan dengan neuron-neuron di zona marginal, dan lapisan yang paling dalam, yang akan menjadi neuron subplate. Pembentukan neuron preplate, Cajal Retzius dan neuron subplate merupakan fase yang penting untuk progresi migrasi neuronal. Setelah itu, proses migrasi neuron untuk membentuk lempeng kortikal dimulai. Diawali dengan sel yang diproduksi di zona ventrikuler akan bergerak kearah dan kembali (interkinetik nuklear) dan mengadakan migrasi secara cepat dan bersamaan sepanjang zona intermediate untuk membentuk lempeng kortikal. Pada stadium selanjutnya, neuron-neuron yang diproduksi di zona subventrikuler akan bermigrasi kearah zona intermediate tanpa mengadakan hubungan dengan permukaan ventrikuler. Rakic (1972) menunjukkan bahwa pada usia kehamilan 20 sampai 24 minggu korteks cerebri sudah mempunyai komplemen neuron secara penuh dimana sel yang pertama kali bermigrasi akan berada pada posisi terbawah dalam korteks, sedangkan yang bermigrasi selanjutnya akan berada pada posisi yang lebih atas. Sel glial radial akan memberi tuntunan untuk migrasi sel neuron yang lebih muda dari tempat asalnya hingga mencapai lempeng kortikal, sehingga sel yang bermigarsi mengetahui cara untuk mencapai tempatnya masing- masing. 5. Pembentukan dan Diferensiasi a. Neuron Subplate
Neuron subplate merupakan pusat pertumbuhan dendrit, sinaps dan perluasan kolateral axon yang menutupi korteks cerebral, bagian kortikal dan subkortikal lainnya (thalamus, regio kortikal lainnya, corpus callosum). Neuron subplate
8
diproduksi di zona marginal primitive pada usia 7 minggu kehamilan sebelum terjadi pembentukan dan migrasi neuron-neuron dari lempeng kortikal. Pada awalnya sel-sel tersebut merupakan bagian dari zona preplate yang memisahkan diri pada usia 10 minggu kehamilan akibat pertumbuhan lempeng kortikal didalam neuron subplate dibawahnya dan neuron Cajal-Retzius dari zona marginal diatasnya. Neuron subplate secara cepat mengadakan diferensiasi morfologis dalam bentuk resptor neurotransmiter (GABA, asam amino eksitatorik), neuropeptida dan faktor pertumbuhan (faktor pertumbuhan saraf, neuropeptida gamma, somatostatin, calbindin). (Ledesma, 1999) Neuron subplate berfungsi mempersiapkan tempat untuk kontak sinaptik dari axon diatasnya yang berasal dari thalamus atau dan bagian kortikal lainnya. Selain itu juga berfungsi untuk menetapkan jaringan fungsional sinaptik antara aferen dan target kortikal. Jaringan tersebut dapat digunakan pada target neuron kortikal dengan melepaskan neuropeptida atau asam aminoeksitatori pada axon terminal subplate. Fungsi ketiga akan diarahkan oleh axon subplate yang masuk di cerebral korteks dari axon ascending kearah target. Tentu saja apabila neuron subplate dieliminasi, serabut aferent thalamo-cortical yang diperuntukkan untuk cortex yang tidak dapat bergerak ke atas masuk ke kortex yang tepat dan dan selanjutnya berkembang dalam regio subkortikal. Fungsi keempat neuron subplate berpengaruh dalam organisasi cerebral kortikal;. Fungsi ke lima tampaknya dimediasi oleh kolateral axon descending dari neuron subplate; kolateral tersebut berperan sebagai pendahulu atau penunjuk arah bagi korteks cerebri menuju target subcortikal misalnya
thalamus,
corpus
calosum,
dan
tempat-tempat
lain
dalam
korteks.(Ledesma, 1999) Lapisan neuron subplate pada korteks frontalis mencapai puncaknya pada usia 22 dan 34 minggu kehamilan. Program kematian sel (apoptosis) dari lapisan ini dimulai secara umum pada bagian akhir trimester ke 3, dan 90% neuron subplate akan menghilang setelah usia 6 bulan post natal. Terdapat sedikit perbedaan waktu untuk mencapai puncak perkembangan dan regresi neuron subplate untuk korteks somatosensoris dan visual. (Dobbing, 1974)
9
b. Laminasi dan pertumbuhan neurit
Setelah mencapai tepi yang diperlukan, sel neuronal akan menyelubungi neuron kortikal. Laminasi merupakan bagian akhir proses migrasi neuronal yang terjadi diantara proses organisasi kortikal paling awal. Pertumbuhan neurit yang merupakan perkembangan dari dendrit dan percabangan axon merupakan aktivitas perkembangan yang dominan di dalam korteks cerebri. Perkembangan dendrit dan plexus axonal yang sangat progresif, dengan ukuran yang lebih kecil dan tidak didapatkan peningkatan proporsi dalam jumlah neuron individu dan juga peningkatan elemen sinaptik, perkembangan neurofibril dan pembesaran retikulum endoplasmik dalam sitoplasma sel. Bahan biokimia yang berhubungan dengan perubahan tersebut adalah peningkatan jumlah RNA cerebral dan protein yang berhubungan dengan DNA. Kematangan relatif cepat pada hipokampus, sedangkan di dalam regio supralimbik akan terjadi proses yang lebih panjang, hal tersebut karena regio tersebut menjadi tempat hubungan yang utama. Perkembangan dendrit pada awalnya terjadi di thalamus dan batang otak. (Dobbing, 1974) Perkembangan dendrit basalis dan penyebaran secara tangensial dendrit apika ldapat diperlihatkan pada korteks visual selama trimester III. Perkembangan dendrit tersebut bersamaan dengan dibentuknya ujung dendrit yang merupakan tempat kontak sinaps.
Perkembangan diferensiasi dendrit tergantung dari jumlah input
aferen dan aktivitas sinaptik. Jumlah sistim neural yang sedang berkembang sangat penting untuk menciptakan hubungan antar sel neuron dan merupakan dasar dalam proses organisasi berikutnya. Peran dari aktivitas fungsional dendrit mempunyai implikasi menentukan efek dari stimulasi lingkungan selama perkembangan proses organisasi pada masa postnatal. Diferensiasi neuronal utama yang penting dapat diperlihatkan dalam berbagai faktor-faktor pertumbuhan dan neuropeptida yang dikeluarkan oleh sel target, atau dikeluarkan sebagai akibat dari hubungan axon terminal.
Peningkatan volume cerebral kortikal terjadi bersamaan dengan
perkembangan perubahan didalam neuron kortikal. Fenomena tersebut terjadi secara cepat pada usia 28-40 minggu setelah konsepsi dan dapat ditunjukkan secara
10
kuantitatif dengan menggunakan MRI untuk mengukur volume bagian kelabu korteks.(Ledesma, 1999) 6. Perkembangan sinaptik (sinaptogenesis)
Pembentukan sinaps berbeda untuk tiap regio di otak. Jumlah ujung-ujung dendrit yang merupakan tempat kontak sinaptik, didalam medula retikuler awalnya tipis hanya memiliki percabangan minimal hingga mencapai puncak peningkatan macam bentuk ujung dendrit pada usia 34-36 minggu kehamilan. Ujung dendrit tersebut kemudian menurun secara cepat setelah lahir. Pada cerebrum, sinaptik pertama sudah dijumpai pada neuron subplate dan neuron pada zona marginal, misalnya neuron dari primitif preplate. Pada hipokampus, sinaps didalam regio ini mulai meningkat pada usia kehamilan 15 dan 16,5 minggu. Penelitian mendapatkan progresi perkembangan ujung dendrit pada korteks manusia dari bulan ke 5 kehamilan (Mauch et al, 2001). Menurut Guyton (1995), perbedaan synaptogenesis pada korteks visual, korteks frontal, dan korteks prefrontal dapat dilihat dari sisi eliminasi sinaps maupun waktu. Meskipun densitas maksimal antara korteks visual dan korteks frontal samasama dicapai dengan eliminasi sinaps mencapai 40% namun pada korteks frontal membutuhkan
waktu
eliminasi
yang
lebih
bertahap.
Pada
korteks
visual,
synaptogenesis akan berjalan cepat antara usia 2 hingga 4 bulan setelah lahir yang merupakan waktu terpenting untuk perkembangan fungsi visual. Pada korteks frontal, densitas maksimal akan dicapai pada usia 15 hingga 24 bulan. Sedangkan pada korteks prefrontal, eliminasi sinaps terjadi hingga pertengahan usia dewasa. Mauch et al, 2001 menyatakan bahwa pada masa bayi, sel-sel otak (neuron) berhubungan satu dan lainnya dengan perantaraan 50 triliun sinaps, sedangkan pada usia dewasa, densitas sinaps meningkat 10 kali lipat hingga mencapai jumlah 500 triliun. Pada usia 3 tahun, jumlah hubungan sinaps akan mencapai 1000 triliun, lebih banyak dari jumlah sinaps pada usia dewasa. Jumlah sinaps yang besar tersebut merupakan hal yang penting untuk menunjang mempertajam kemampuan otak melalui berbagai pengalaman yang didapatnya. Oleh sebab itu menurut Hartanto et al (2011),
11
tiga tahun pertama kehidupan merupakan periode kritis kehidupan anak yaitu ketika plastisitas otak maksimal pada beberapa tahun pertama kehidupan dan berlanjut dengan kecepatan yang lebih lambat. Pengalaman sensorik, stimulasi dan pajanan bahasa selama periode ini dapat menentukan sinaptogenesis, mielinisasi, dan hubungan sinaptik. 7. Apoptosis dan eliminasi selektif proses neuronal dan sinapsis
Kematian sel dan eliminasi selektif dalam proses neuronal dan sinaps, atau peristiwa regresi dari perkembangan otak merupakan periode yang sangat penting yang terjadi setelah pembentukan bahan-bahan neuronal dengan proses proliferasi dan migrasi yang progresif.. Proses kematian sel diawali dan ditunjang oleh gen yang spesifik dan produk transkripsi mempunyai kemampuan untuk mengeliminasi neuron tersebut. Fase akhir yang berurutan dengan kematian sel merupakan masa yang penting dimana terjadi aktivasi kelompok sistin-protease yang dikenal dengan caspases. Istilah program kematian sel digunakan untuk menekankan bahwa hal ini merupakan proses perkembangan aktif.(Mauch et al , 2001) Faktor yang mengaktivasi sistim kematian sel tampaknya berhubungan dengan beberapa cara kompetisi antar neuron hingga dicapai jumlah yang terbatas. Neuron yang hilang tersebut tampaknya mendukung 2 fungsi utama dalam perkembangan yaitu
penambahan jumlah populasi yang saling berhubungan dari
neuron dan eliminasi dari proses atau bahan-bahan yang kurang baik kualitasnya. Kegagalan kematian sel atau aktivasi yang berlebihan akan menimbulkan implikasi yang besar untuk perkembangan otak dan fungsi yang terkait. Proses organisasi neural pada masa mendatang didefinisikan sebagai kejadian regresif kedua, eliminasi selektif proses neural dan sinapsis. Eliminasi sinaps secara nyata terjadi pada batang otak yang sedang berkembang dan korteks bayi. (Sadler,2006) Determinan dari eliminasi selektif proses neuronal dan sinapsis serupa dengan kematian sel. Aktivasi dari reseptor untuk NMDA tipe glutamat merupakan langkah penting dalam eliminasi sinaps selama perkembangan, setidaknya dalam cerebelum. Kematian sel dan eliminasi neuronal dan sinapsis selama periode
12
perkembangan membawa implikasi untuk meningkatkan kemampuan plastisitas perkembangan otak yang akan menurun jika periode perkembangan otak telah lengkap. Hal tersebut merupakan kejadian yang bersifat regresif dan berguna jika terjadi cedera otak dimana proses neuronal dan eliminasi sinaps dapat ditahan jika diperlukan untuk mempertahankan fungsi.(Dobbing, 1974) 8. Mielinisasi
Menurut Weidenheim et al (1992) mielinisasi adalah suatu proses yang terdiri dari 2 fase yaitu 1). Pembentukan membran mielin yang dimulai dengan proliferasi oligodendroglia yang akan memanjang sepanjang tepi akon lalu berdiferensiasi
2).
Penumpukan
mielin
sepanjang
akson.
Membran
plasma
oligodendroglia akan berubah menjadi membran mielin SSP. Mielinisasi pada belahan otak merupakan proses yang sangat cepat yang terjadi setelah lahir. Mielinisasi dimulai pada trimester II dan berlanjut hingga usia dewasa. Pusponegoro (2003) menyebutkan bahwa milinisasi terjadi di substansia alba yang di dalamnya terdapat oligodendroglia. Proses mielinisasi ini sangat bergantung pada nutrisi yang diberikan. Mielinisasi dimulai dari sistem saraf perifer, dimana sistem saraf motorik mengalami mielinisasi sebelum sistem saraf sensoris. Sel Schwan yang bertugas membentuk selubung mielin untuk saraf tepi, bermigrasi ke tepi lalu menyelubungi diri mengelilingi akson membentuk selubung neurilema. Penyelubungan akson oleh sel schwan menyebabkan pengendapan mielin sehingga sejak bulan keempat kehidupan
13
janin banyak serabut saraf tampak keputihan. Setelah itu terjadi mielinisasi pada SSP oleh sel oligodendroglia yang lebih mendahulukan sistem saraf motorik (Sadler, 2006). Menurut Debord (2003) mielinisasi pada manusia secara umum diatur oleh lima aturan yaitu 1). jalur proksimal mengalami mielinisasi sebelum jalur distal 2). jalur saraf sensoris mengalami mielinisasi sebelum jalur motorik 3). alur proyeksi mengalami mielinisasi sebelum jalur yang berhubungan dengan cerebral 4). lokasi sentral cerebral mengalami mielinisasi sebelum ujung cerebral 5). kutub oksipital mengalami mielinisasi sebelum bagian frontotemporal. Perubahan cepat dalam mielinisasi terjadi pada 8 bulan pertama postnatal.
C. Otak dan Bagian-bagiannya
Manusia memiliki sistem syaraf yang terdiri atas syaraf pusat yaitu otak dan sumsum tulang belakang, serta syaraf tepi yaitu semua syaraf yang menjulur ke seluruh bagian tubuh dari sistem syaraf pusat. Secara umum otak manusia terdiri atas tiga bagian: otak besar (cortex), otak kecil (cerebellum), dan batang otak (pons). Ketiga bagian tersebut memiliki bagian-bagian yang lebih detail lagi (Suyanto, 2008)
14
Otak terdiri atas belahan kiri dan kanan yang tidak sama fungsinya. Otak kiri menjalankan fungsi linier, sikuensial, logis, analitis, konvergen, kata, ditail, dan angka. Otak kanan memiliki fungsi dimensi, intuitif, imajinasi, divergen ritme, gestalt, holistik, dan spatial. Antara otak kiri dan kanan dihubungkan oleh korpus kolosum. Korpus kolosum kadang membuka hubungan antara belahan kanan dan kiri (reaksi fusi) dan kadang memisah (reaksi fisi) sehingga menjadikan otak sebagai reactor (Cerebreaktor). Dalam waktu yang sangat singkat trilyunan informasi dapat diproses melalui kerja fusi dan fisi kedua belahan tersebut (Suyanto, 2008). Otak manusia memiliki 6 lobus yaitu lobus frontalis, lobus parietalis, lobus temporalis, lobus occipitalis, lobus insularis, dan lobus limbik. Pada lobus frontalis terdapat pusat motorik primer dan sekunder. Lobus parietalis berfungsi sebagai Pusat pengaturan gerak tangan dan kemampuan spatial. Lobus temporalis sebagai pusat bicara. Lobus occipitalis sebagai pusat pengaturan visual. Sedangkan lobus limbik berfungsi sebagai pusat pengendalian emosi, seks, cinta, dan kesabaran (Suyanto, 2008).
15
KESIMPULAN
1.
Otak manusia merupakan anugerah dari Allah SWT yang luar biasa yang memungkinkan manusia dapat berpikir, memiliki perasaan, dan menggunakan bahasa. Kelebihan tersebut menyebabkan manusia mampu belajar dan berpikir tingkat tinggi. Oleh karena itu perlu dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya.
3.
Pada minggu kedua terbentuk bakal yang tersusun atas dua layer (bilaminar) yaitu epiblast dan hipoblast. Kemudian minggu ketiga epiblast membentuk tiga layer (trilaminar) yaitu ectoderm, mesoderm, dan endoderm yang memiliki fungsi berbeda.
2.
Pertumbuhan dan perkambangan otak melalui beberapa proses yang kompleks yaitu pembentukan tabung neural, proliferasi neuron (sel saraf) pada region yang berbeda, migrasi neuron dari tempat pembentukannya ke tempat yang lebih permanen, agregasi sel sehingga membentuk bagian-bagian otak, selanjutnya neuron-neuron immature berdiferensiasi, dan terbentuk hubungan antar neuron (sinaps), apoptosis dan eliminasi selektif, lalu pembentukan mielin.
3.
Migrasi neuronal dibagi menjadi dua yaitu migrasi radial dan migrasi tangensial. Migrasi radial dibagi lagi menjadi locomotion (Glial-guided) dan somal translocation.Sedangkan migrasi tangensial dibagi menjadi migrasi olfaktori dan migrasi GnRH.
4.
Perkembangan otak setelah lahir ada dua yaitu sinaptogenesis dan mielinisasi
5.
Pembentukan organ dimulai pada kehamilan trimester awal sehingga harus dijaga baik secara fisik, mental, maupun gizi
16
DAFTAR PUSTAKA
DeBord,K.2003.Brain Development. http://www.ces.ncsu.edu/depts./fcs/human/pubs/brain.nc.html . Diakses pada 11 November 2015 pukul 15.40. Dobbing,J.1974.The Later Development Of The Brain And Its Vulnerability. Scientific Foundations Of Pediatric.34:565-577. Erny, Saharso,D.2006.An Effort to Increase Child’s Brain Development. Semijurnal Farmasi & Kedokteran.pp 115-119. Gable,S., Hunting, M.2003.Nature, Nurture And Early Brain Development. http://muextension.missouri.edu/explore/hesguide/humanrel/gh6115.htm . Diakses pada 11 November 2015 pukul 15.30. Guyton, A.C.1995.Fisiologi Manusia Dan Mekanisme Penyakit.Edisi 3.Jakarta:EGC. Hardwick,L.J.A., Ali,F.R., Azzarell,R., Philpott, A.2015.Cell Cycle Regulation Of Proliferation Versus Diferentiation In The Central Nervous System. Cell Tissue Res.359:187-200. Ledesma, M.D., Brugger, B., Bunning, C., Wieland, F.T., Dotti, C.G.1999. Maturation of the Axonal Plasma Membrane Requires Upregulation of Sphingomyelin Synthesis and Formation of Protein-lipid Complexes. EMBO.18(7):1761-1771. Marin,O., Rubenstein, J.L.2001.A Long, Remarkable Journey : Tangential Migration In The Telenchepalon. Nat Rev Neurosci.2:780-790. Mauch,D.H., Nagler,K., Schumacher,S., Goritz,C., Muller,E.C., Otto,A., et al .2001.CNS Synaptogeneses Promoted by Glia-deved Cholesterol .Science.294:1354-1357. Nadrajah,B., Brunstorm,J.E., Grutzendler,J., Wong,R.O., Pearlman,A.L.2001.Two Modes Of Radial Migration In Early Development Of The Cerebral Cortex. Nat Neurosci.4:143-150.
17
Pusponegoro,H.D.2003.Brain Development In Infant Born With Small For Gestational Age.Semijurnal Farmasi & Kedokteran.pp 125-139. Rakic,P.1972.Mode Of Cell Migration To The Superficial Layers Of Fetal Monkey Neocortex. J Comp Neurol .145:61-84. Sadler,T.W.2006.Langman’s Medical Embryologi (10 th Ed).Brahm, U.2009(Alih Bahasa).Jakarta:EGC. Setty,Y., Chen,C.C., Secrier, M., Skoblov, N., Kalamatinos, D., Emmott, S.2011.How Neurons Migrate : A Dynamic In-Silico Model Of Neuronal Migration In Developing Cortex. BMC System Biology.5:154. Suyanto,S.2008.Hasil Kajian Neuroscience Dan Implikasinya Dalam Pendidikan. Seminar Nasional Pendidikan Biologi FMIPA UNY .Yogyakarta. Tabata, H., Nakajima, K.2003.Multipolar Migration : The Third Mode Of Radial Neuronal Migration In Developing Cerebral Cortex. The Journal Of Neuroscience.23(31):9996-10001. Weidenheim,K.M., Kress,Y., Epshteyn,S., Rashbaum,W.K., Lyman,W.D.1992.Early Myelination In The Human Fetal Lumbosacral Spinal Cord : Characterization by Light and Electron Microscopy. J Neuropathol Exp Neurol .18(7):1761-1771. Wilson,P.A., Brivanlou, A.H.1997.Vertebrate Neural Induction : Inducer, Inhibitors, and a New Synthesis.Cell Press.18:699-710.
