17
Fisiologi Tidur
I.Pendahuluan
Siklus tidur-bangun memegang peranan penting dalam fungsi kehidupan sehari-hari.Berbagai kelainan dalam bidang medis dapat mempengaruhi fungsi tidur , sebaliknya gangguan dari pola tidur sendiri dapat mempengaruhi kualitas hidup manusia bahkan mengganggu kesehatan yang dapat mengancam jiwa. Saat tidur terjadi perubahan yang fluktuatif dan dinamis pada sistem syaraf, kardio respiratorik serta metabolik. Pada referat ini akan pola tidur yang normal yang meliputi fase wakefulness, NREM,REM, struktur anatomi yang terkait serta neurotransmitter-neurotransmitter yang membantu proses modulasi dari proses tidur-bangun.1,2,3,5
II.Arsitektur dari siklus bangun-tidur
Definisi dari tidur adalah bentuk fisiologis dan berulang dari penurunan kesadaran secara reversibel dimana terjadi penurunan fungsi kognitif secara global sehingga otak tidak merespon secara penuh terhadap stimulus sekitar. Tidur merupakan peristiwa yang beragam dan kompleks,oleh karena itu untuk dapat menggambarkannya biasa digunakan alat elektroencephalografi (EEG), untuk merekam aktivitas gelombang otak, elektro-okulografi (EOG) untuk merekam pergerakan bola mata, elektromyografi (EMG) untuk merekam aktivitas elektrikal otot. 1,2,3,4
Siklus tidur-bangun meliputi sirkuit neural internal yang kompleks. Pada orang dewasa normal siklus ini dibagi menjadi 5 fase, yakni fase 1 sampai dengan 4 yang disebut Non Rapid Eye Movement Sleep (NREM) dan fase ke 5 yang di sebut dengan Rapid Eye Movement Sleep (REM). Ke lima siklus ini dapat berulang beberapa kali dalam suatu periode tidur. Fase 1dan 2 disebut light NREM sedang Fase 3 dan 4 disebut deep NREM atau juga dapat dikenali sebagai gelombang delta atau slow-wave sleep (SWS). 2,3,4
Siklus tidur normal dimulai dari fase 1 NREM atau drowsiness,yang kemudian diikuti dengan fase 2, kemudian diikuti dengan SWS,kemudian kembali ke fase 2 dan dilanjutkan dengan siklus REM. Pada orang dewasa normal, siklus ini dapat terjadi 5-7 kali tiap periode tidur yang berlangsung lamanya kurang lebih 90 menit dan pada umumnya siklus pertama terjadi paling singkat dibandingkan siklus lainnya. Pada 1/3 dari periode tidur, Slow wave sleep mendominasi, sedangkan proporsi dari REM meningkat beberapa jam terahkir dari periode tidur. Periode REM yang pertama biasanya terjadi 70-90 menit setelah tidur dimulai. Pada masa hidupnya manusia mengalami 2%-5% dari periode tidurnya pada fase 1 NREM, 45-55% pada fase 2 , 13-23% pada fase SWS dan 20-25% pada fase REM. Penggambaran secara ilustratif mengenai fase tidur dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar1- Hipnogram dari tidur. Pada stage 1 dan REM, digambarkan pada level yang sama,karena memiliki pola EEG yang hampir sama 3,5
Gambar1- Hipnogram dari tidur. Pada stage 1 dan REM, digambarkan pada level yang sama,karena memiliki pola EEG yang hampir sama 3,5
Durasi dan distribusi dari fase tidur bervariasi pada tiap tahap usia kehidupan manusia. Pada bayi baru lahir, durasi tiap siklus berlangsung selama kurang lebih 60 menit, sedangkan pada dewasa muda kurang lebih 90 menit. Durasi tidur menurun sesuai dengan pertambahan usia seseorang. Bayi baru lahir dapat tidur sampai 16 jam per harinya sedangkan pada usia bayi beranjak 6 bulan, waktu tidur berkurang menjadi 12 jam perharinya. Pada usia dewasa normal durasi tidur berlangsung antara 7,5 sampai 8 jam tiap harinya.1,2,7,8
Gambar 2: distribusi durasi tidur berdasarkan usia
Gambar 2: distribusi durasi tidur berdasarkan usia
Distribusi dari fase tidur juga berubah sesuai dengan pertambahan usia. Fase REM pada bayi baru lahir lebih panjang dibandingkan pada anak-anak dan dewasa.Fase REM pada bayi baru lahir meliputi 50% dari periode tidurnya.Ketika usia bayi beranjak 3 bulan, fase ini akan secara bertahap berkurang sampai usia nya menginjak masa kanak-kanak dan dewasa. Sebaliknya, lama fase SWS akan mulai berkurang saat seseorang menginjak usia 30an dan akan menghilang saat seseorang menginjak usia dekade ke 9. 1,2,7
Gambar 3:Distribusi fase tidur berdasarkan usia
Gambar 3:Distribusi fase tidur berdasarkan usia
Neuroanatomi Pusat Pengaturan Tidur
Gambar 4:Komponen utama dari neuromodulator penginduksi siklus tidur-bangun.Untuk menginduksi tidur, proyeksi dari VLPO sebagai neuro penghasil GABA dan galanin (gal) yang terletak di anterior dari hipotalamus mengirimkan sinyal yang berfungsi menginhibisi ascending arousal system di pons, basis frontalis dan hipotalamus. Sistem ini meliputi; nukleus tuberomamilarius (TMN) yang terletak di posterior dari hipotalamus yang memproduksi histamin(HIST), sel raphe dorsalis yang memproduksi serotonin (5-HT). Sel penghasil asetilkolin (Ach) yang terletak di laterodorsal dari tegmentum (LDT), nukleus ditegmentum dari pedukulopontin (PPT) serta nukleus di locus coeruleus yang memproduksi noreprinefrin(NA).Sistem lain yang tidak diilustrasikan pada gambar ini meliputi area perifornikal dari hipotalamus yang memproduksi orexin, sel produsen dopamin yang terletak di periaquaduktus mesencephalon dan serta proyeksi kolinergik yang berasal dari basis frontalis (nukleus basalis, pita diagonal dari brocca,dan septum medialis) semua struktur ini memberikan proyeksi ke istem limbik dan korteks.8
Tidur berasal dari beberapa proses dalam otak yang meliputi beberapa sirkuit neural yang saling berhubungan satu sama lain, serta meliputi beberapa neurotransmitter yang saling mempengaruhi satu sama lain. Berdasarkan penelitian percobaan transeksi terhadap tikus yang telah dilakukan sebelumnya didapatkan bahwa terdapat regio yang mencetuskan terjadinya proses tidur di medulla oblongata.Berikut dibawah ini merupakan area-area di otak yang berperan dalam siklus tidur-bangun 4,6,7,9
Gambar 5: skematis lokasi anatomi area-area diotak yang berperan saat tidur
Gambar 5: skematis lokasi anatomi area-area diotak yang berperan saat tidur
Ascending Reticular Activating System (ARAS)
ARAS merupakan sistem saraf pusat yang berfungsi sebagai promotor dari proses tidur-bangun. Bagian ini terletak di formatio retikularis di batang otak yang terdiri atas beberapa kelompok sel dan nukleus serta sejumlah besar interneuron serta traktus ascenden dan descenden yang saling berhubungan satu sama lain. Sebagian besar dari formatio retikularis terletak di sentral atau tegmentum dari pons dan mesencephalon serta memanjang sampai medula, hipothalamus dan thalamus. Struktur ini dipengaruhi oleh GABA yang disekresi oleh sebagian besar sinapsnya, serta dipengaruhi oleh input sensoris yang masuk melalui batang otak baik stimulus yang berasal dari sistem sensoris,motorik maupun saraf kranial .1,7,8
Nukleus Traktus Solitarius
Bagian ini terletak di bagian medulla oblongata, bersifat noradrenergik serta memiliki hubungan dengan pons , hipothalamus dan thalamus. Nukleus ini lebih aktif saat fase NREM dibandingkan pada saat bangun.1,7
Locus Coeruleus
Bagian ini terletak pada pons bagian atas dan dorsal serta bersifat Noradrenergik. Locus coeruleus aktif pada saat bangun dan tersupresi parsial pada fase NREM serta inaktif pada fase REM. Bagian ini memiliki fungsi untuk menginhibisi aktivitas dari LDT/PPT, juga aktivitas dari bagian ini pula terinhibisi oleh neuron GABA-ergik.1,4,7
Nucleus Raphe
Nukleus ini terletak di garis tengah dan bersifat serotonergik. Bagian yang terpenting dari nukleus ini adalah nucleus raphe dorsalis. Nukleus ini bersifat aktif saat bangun, tersupresi secara parsial saat NREM dan inaktif saat REM. Kinerja nya di inhibisi oleh neuron GABA-ergik serta jika aktif, berfungsi menghambat aktivitas LDT/PPT serta memberikan proyeksi ke hipotalamus. Diduga nukleus ini memliki kontribusi terhadap respon motorik,otonom serta status emosional saat perubahan dari tidur ke bangun. 1,7,8
Laterodorsal Tegmental dan Pedunculopontine Tegmental (LTD/PPT) nuclei
Nukleus-nukleus ini terletak di bagian Formasio Retikularis di bagian dorsal dari tegmentum pons serta bersifat kolinergik. Aktivitasnya diinhibisi oleh locus coeruleus, nucleus raphe dan nucleus tubero-mammilary serta berfungsi menghubungkan area-area di batang otak dengan thalamus. LTD/PPT ini merupakan generator dari siklus REM, juga berkontribusi terhadap komponen visual dari mimpi dan halusinasi. Jika nukleus ini aktif, maka akan terjadi inhibisi dari locus coeruleus dan nukleus raphe.7
Sistem Mesolimbik
Sistem ini berasal dari area ventral dari tegmentum mesencephalon, serta memiliki proyeksi ke area prefrontal dari korteks serebri dan sistem limbik yang meliputi amigdala ,hipokampus serta nukleus retikularis thalami. Sistem ini bersifat dopaminergik serta dapat menyebabkan keterjagaan sebagai akibat dari stimulus yang didapat.1,7
Nukleus Tubero-Mammilary (TMN)
Nuklei ini terletak di bagian posterior dari hipotalamus dan bersifat histaminergik dan hanya menerima input afferen dari ventrolateral preoptic nucleus (VLPO) dan sistem orexin yang berasal dari hipotalamus bagian lateral.Nuleus ini berfungsi menginhibisi VLPO dan LDT/PPT serta bersifat aktif saat bangun, tersupresi parsial pada fase NREM dan inaktif saat fase REM.7,8
Nuklei Perifornical
Terletak di lateral dari hipothalamus, berfungsi mensekresi orexin (hipokretin). Nukleus –nukleus ini memiliki fungsi eksitatorik pada pusat aminergik di batang otak yakni locus coeruleus dan nuklei raphe serta inhibisi terhadap LDT/PPT. Nuklei ini aktif pada saat fase wakefulness dimana juga berfungsi melimitasi durasi fase REM.1,7
Nukleus Suprakhiasmatik (SCN)
Nukleus ini bertanggung jawab terhadap ritme sirkadian serta sebagai promotor bangun. Jika terjadi lesi pada bagian ini maka akan menimbulkan rasa kantuk yang berlebihan.7
Area Preoptik Hipotalamus
Area ini terletak di anterior dari thalamus, dimana merupakan pusat integrasi dari homeostasis dan ritme sirkadian. Area ini meliputi VLPO dan VMPO yang letaknya berdekatan dengan SCN, dimana fungsi dari area ini adalah sebagai reseptor osmotik penghasil arginin vasopressin (AVP) 7
Ventrolateral Preoptic Nuclei (VLPO)
Nuklei ini terletak di inferior dari SCN dan di lateral dari ventrikel III, dekat dengan nukleus VMPO. Nukleus-nukleus ini menghasilkan GABA dan galanin yang berfungsi sebagai neurotransmitter penginhibisi nukleus yang mengatur keterjagaan di batang otak yang bersifat aminergik meliputi locus coeruleus, nukleus raphe, sistem mesolimbik dan nukleus tuberomamilary. sehubungan dengan fungsinya yang mempengaruhi banyak kinerja nukleus, maka VLPO berpotensi untuk menyebabkan reaktivasi dari pusat pencetus tidur. Sebaliknya pula fungsi dari nukleus ini di inhibisi oleh sistem Keterjagaan yang bersifat aminergik 1,7,8,10
Bagian dorsal dari VLPO mencetuskan fase NREM dan bagian medialnya memberikan proyeksi ke LDT/PPT, sehingga menginduksi fase REM. Kinerja dari VLPO tidak dipengaruhi oleh ritme sirkadian, namun meningkat dengan adanya kekurangan tidur.Nukleus ini aktif pada saat tidur dan inaktif pada saat bangun. 1,8
Ventromedial Preoptic Nuclei (VMPO)
Nukleus ini berperan dalam pengaturan suhu tubuh dan modifikasi fungsi tidur-bangun.7
Median Preoptic Nucleus (MPN)
Terletak di hipothalamus, di bagian dorsal dari ventrikel III dan bersifat GABA-ergik. Nukleus ini menerima input dari SCN dan memproyeksikannya ke neuron kolinergik di basal dari lobus frontalis dan nuklei perifornical. Nukleus ini aktif saat tidur, terutama fase NREM fase 3 dan 4.7,8
Zona Subparaventrikuler
Letaknya berdekatan dengan dengn SCN input yang berasal dari bagian ini kemudian akan secara terintegrasi akan mempengaruhi ritme sirkadian, temperatur (melalui VMPO),perilaku dan fungsi endokrin.8,9
Nukleus Dorsomedial
Nukleus ini menerima jaras dari zona subparavetrikuler serta memberikan proyeksi ke nukleus paraventrikuler dan nukleus perifornikal dan berperan dalam inhibisi VLPO , pengaturan suhu tubuh, perilaku makan dan keterjagaan.1,7,8
Basis Frontalis (Substansia inominata)
Lokasinya terdapat pada area preoptik dari Hipotalamus.Terdiri atas nukleus-nukleus penting yang memegang peran penting dalam proses tidur.7
Nukleus Basalis dari Meynert
Neuron-neuronnya di aktivasi oleh neuron glutamat-ergik yang terletak di pons meliputi locus coeruleus, nukleus raphe dan nukleus perifornical. Neuron dari meynert ini bersifat kolinergik dan dapat di inhibisi oleh akumulasi dari adenosin. 7,8
Neuron yang berkaitan dengan Amigdala ,Nukleus Accumbens dan Ventral Putamen
Nukleus-nukleus in memiliki fungsi yang beragam, beberapa dari mereka bersifat GABA-ergik yang aktif saat fase 3 dan 4 NREM dan memberikan proyeksi ke LDT/PPT, sedangkan yang lain mensekresi glutamat atau galanin sebagai transmitter. 7,8,9
Para nukleus ini memberikan proyeksi yang luas ke SCN dan ke sistem limbik.area yang terletak di basis frontalis ini membentuk jalur ascending menuju ke sistem aktivasi rekular serta menghasilkan relay di ekstra-thalamik ventralis sebelum menuju ke korteks serebri. Area ini aktif pada saat bangun dan fase REM, tetapi inaktif pada fase NREM. Adenosine terakumulasi di ekstraseluler dan menempel pada reseptor A1 dan menginhibisi kinerja dari neuron basis frontalis yang bersifat kolinergik,sehingga mencetuskan fase NREM.7,8
Sistem Limbik
Sistem limbik meregulasi baik sistem saraf otonomik maupun reaksi emosional seseorang terhadap stimulus eksternal dan memori sehingga menyebabkan sistem ini bersifat fleksibel dan adaptif. Area –area yang termasuk dalam sistem limbik meliputi girus cingulate anterior, girus para-hipokampalis, formasio hipokampal di lobus temporalis, regio orbito-frontal di korteks prefrontal. Sistem ini tidak aktif pada fase NREM tetapi aktif pada saat REM. Bagian dari sistem limbik yang terletak di substansia grisea dari periaquaduktus sylvii memberikan impuls yang mempengaruhi kinerja dari saraf simpatis 1,4,7
Thalamus
Thalamus merupakan stasiun relay yang terahkir yang menghubungkan jaras informasi dari reseptor ke korteks serebri, kecuali input yang berasal dari regio olfaktorius, sebaliknya pula aktivitas dari thalamus ini sendiri diatur oleh korteks serebri. Thalamus memiliki beberapa kumpulan nukleus yakni nukleus retikuler dari thalamus yang memegang peranan penting dalam proses keterjagaan, bagian ini terdiri atas kelompok neuron eksitatorik yang berfungsi menghasilkan glutamat serta kelompok neuron inibitorik yang menghasilkan GABA,Neuron intratalamikus yang berfungsi memodifkasi aktivitas dari thalamus sedangkan nukleus-nukleus thalamus yang lainnya membentuk jaras proyeksi thalamokortikal.1,4,7,8,9
Thalamus mengatur aktivitas ARAS dan impuls lainnya yang melewati mesencephalon. Thalamus memodifikasi aktifitas spindel dari mesencephalon serta melalui sistem proyeksinya yang luas bagian ini mampu mengintegrasikan dan mensinkronisasi aktivitas korteks.Sinkronisasi aktivitas dari korteks ini menyebabkan korteks serebri dapat menginisiasi serta mempertahankan fase NREM. Bagian ini secara efektif memutus hubungan antara korteks dengan batang otak serta stimulus-stimulus lainya secara reversibel. Melalui neuron pensekresi GABA-nya, thalamus menginhibisi promotor keterjagaan yang terletak di batang otak juga memberikan pengaruh terhadap fase REM melalui proyeksinya ke LDT/PPT. Berikut di bawah ini dapat dilihat tabel-1 tentang beberapa area utama di CNS dan perannya terhadap tidur
Tabel-1 Nukleus-nukleus di otak dan peranannya terhadap tidur 8,9
Nukleus
fase NREM
fase REM
Bangun
Locus coeruleus
-
+
Nucleus Raphe
-
+
Nukleus tubero-mamilarius
-
+
LDT/PPT
-
+
+
+ = Aktif; = Penurunan aktivitas; - =Inaktif
Neuromodulasi yang berperan pada proses tidur-bangun
Proses tidur bangun sangat dipengaruhi oleh adanya neurotransmitter, dimana neurotransmitter ini sangat berperan dalam proses modulasi neuron-neuron dari otak yang berperan dalam proses tersersebut. Dalam perkembangannya, varietas-varietas baru dari neurotransmitter mulai dapat diidentifikasi, dan hal ini terus menerus berkembang dalam penelitian. Berikut akan dibahas macam-macam neurotransmitter serta peranannya masing-masing. 4,6,7,8
Katekolamin
Katekolamin memiliki peran dalam proses bangun, berdasarkan hasil penelitian imunohistokimia, ditemukan bahwa neuron katekolaminergik yang berada di locus coeruleus memiliki peranan penting dalam proses memulai keterjagaan. Obat obatan yang menyebabkan inhibibisi katabolisme dari katekolamin menyebabkan keterjagaan yang intens, sebaliknya pula inhibibisi dari sintesis katekolamin dapat menurunkan keterjagaan. Neuron neuroadrenergik di locus coeruleus mengirimkan proyeksi ascending ke beberapa area luas di batang otak , menginhibisi nukleus LDT/PPT dan VLPO kemudian ke Sistem limbik dimana neuron ini mempengaruhi mood dan perilaku. Juga terdapat innervasi dari noradrenergik ke nucleus di medulla oblongata, yakni nukleus dari traktus solitarius yang mengontrol sistem autonomik dan nucleus nervus kranialis.1,7,9
Asetilkolin
Asetilkolin memegang peranan penting terhadap mulainya tidur. kolinergik agonis misalnya berupa nikotin dapat menyebabkan keterjagaan, sebaliknya antagonis dari reseptor muskarinik dapat menyebabkan tercetusnya proses tidur.
Ada 2 macam kelompok neuron kolinergik;7,9
Nukleus LDT/PPT di formatio retikularis di Pons
Nukleus-nukleus ini berfungsi menctuskan fase REM tidur dan keterjagaan melalui aktivitasnya, yakni menginduksi desinkronisasi thalamokortikal. Mereka juga memberikan proyeksi ke hipotalamus dan lobus frontalis juga berperan dalam hilangnya aktivitas otot skeletal saat fase REM7,8,9
Neuron kolinergik di Basis Frontalis
Neuron-neuron ini terletak di nukleus basalis dari meynert dan menyebar ke seluruh korteks serebral. Fungsi dari neuron ini adalah untuk mencetuskan fase REM tidur serta keterjagaan dan kerja nya di inhibisi oleh akumulasi adenosin ekstraseluler.7,8,9
Asetilkolin juga memegang peranan penting pada proses pengaturan gerak di basal ganglia, dimana cara kerja nya berkebalikan dengan cara kerja dopamin.
Serotonin (5-HT, 5-Hidroksitriptamin)
Kinerja dari serotonin sangat kompleks hal ini disebabkan jumlah jenis reseptornya yang banyak dan prinsip kerjanya yang bersifat antagonistik satu sama lain. Pada umumnya serotonin memiliki fungsi untuk mencetuskan bangun dan berhubungan dengan proses sensoris dan motorik, terutama berhubungan dengan mood. Sekresi dari 5HT bersifat aktif pada saat bangun dan tersupresi secara parsial saat fase NREM dan inaktif pada saat REM.1,7
Neuron yang bersifat serotonergik paling banyak terdapat di nukleus raphe terutama di bagian dorsal. Kerja nya menghambat nukleus LDT/PPT di pons dan VLPO sehingga menyebabkan keterjagaan melalui eksitasi dari nukleus retikular thalami. Nukleus serotonergik ini memberikan proyeksi ke SCN, basis frontalis , medulla oblongata dan medulla spinalis.7,9
Dopamin
Dopamin memiliki efek yang cukup kompleks terhadap proses tidur-bangun ha; ini disebabkan karena dopamin memiliki interaksi multiplel dengan sistem neurotransmitter yang lainnya di berbagai area di otak. Neuron dopaminergik berasal dari ventral tegmentum mesencephalon serta dibagi menjadi 2 macam sistem;1,7
1.Sistem Nigro Striatal
Neuron yang berasal dari substansia nigra memberikan impuls ke korpus striatum,nukleus accumbens dan korteks prefrontal. Impuls ini menyebabkan peningkatan kesiagaan, peningkatan aktivitas motorik serta memiliki efek seperti simpatetik meliputi peningkatan denyut jantung dan tekanan darah, penurunan nafsu makan serta konstriksi dari muskulus spinchter. Reseptor terminal pada bagian ini adalah D1 dan D27,9
2.Traktus Mesolimbik
Memberikan proyeksi ke area pre frontal dan limbik,amigdala serta hipokampus. Area ini memiliki reseptor tipe D1 yang berasosiasi dengan kesiagaan, kognitif dan fungsi emosional.Neuron yang berasal dari nukleus arkuata dari talamus memberikan proyeksi ke glandula ptuitary dan mengatur aktifitasnya. Neuron ini mempengaruhi respon terhadap badan karotis yakni dengan peningkatan ventilasi jika terjadi hipoksia. Dopamin yang terletak di basal ganglia memiliki hubungan erat dengan pengaturan pergerakan otot tubuh. 8,9
Histamin
Histamin mencetuskan keterjagaan dan kesiagaan serta menginhibisi baik fase NREM dan REM serta berperan pada proses perencanaan dan kognitif. Histamin dihasilkan oleh neuron di nukleus tuberomamilary di posterior dari hipoalamus yang memberikan proyeksi luas ke VLPO,locus coeruleus, nukleus raphe dan LDT/PPT. Jika terjadi inhibibisi dari Histamin di LDT/PPT dapat menyebabkan inhibisi dari REM.7,9
Glutamat
Glutamat mencetuskan keterjagaan, merupakan neurotransmitter eksistatorik di sistem saraf pusat. Glutamat merupakan transmiter dari jaras proyeksi thalamokortikal yang bertanggung jawab terhadap sinkronisasi aktivitas otak selama fase NREM dan Jalur kortikospinal. Neuron glutamat-ergik juga terdapat pada ARAS yang memberikan proyeksi ke nukleus LDT/PPT dan ke basis frontalis. Jika terjadi aktivitas glutamat yang berlebihan, maka akan dapat menyebabkan terjadinya psikosis. 7,9,10
GABA
GABA terdapat pada lebih dari 30 % sinaps di otak. Neuron GABA-ergik tersebarluas di formasio retikularis di batang otak, basal ganglia, hipotalamus dan thalamus. GABA disekresi oleh neuron SCN dan memberikan pengaruh terhadap transmisi sensoris di thalamus dan memiliki sifat yang berlawanan dengan glutamat. GABA dihasilkan dari VLPO dan berfungsi menginhibisi nukleus promotor keterjagaan yang bersifat aminergik.1,8
Galanin
Merupakan neuropeptida penginhibisi yang dihasilkan oleh VLPO dan menyebabkan terjadinya tidur 7
Glisin
Terbanyak berada di area pons dan medula spinalis dan berikatan pada traktus retikulospinalis dan alfa motor neuron. Hal ini menyebabkan terjadinya atonia muskulus pada saat terjadinya fase REM. 1,7
Hormon Ptuitary dan komponen komponen lainnya yang terkait
Growth hormone releasing hormone (GHRH) menyebabkan terjadinya fase NREM serta sintesis dari growth hormone melalui 2 jenis neuron yang berbeda di hipotalamus. Pada usia lanjut akan terjadi penurunan sekresi GNRH namun, pada saat terjadi infeksi maka akan terjadi peningkatan. 7,8
GH berfungsi mencetuskan fase REM serta menginhibisi pelepasan GNRH. metabolitnya, yakni insulin growth factor (IGF-1) mencetuskan proses bangun. 7
Somatostatin dihasilkan oleh hipotalamus dan berfungsi menghambat pelepasan GNRH dan pelepasan dari GH di glandula ptuitary. Kinerja dari homon ini yakni dengan menurunkan durasi NREM namun mencetuskan fase REM, mungkin lokasi kerjanya terletak di pons. 7,8
Ghrelin memiliki struktur yang hampir mirip dengan GH namun diproduksi oleh lambung sebagai respons terhadap distensi lambung. Hormon ini mencetuskan tidur melalui sekrisi GH. 7,8
Corticotropin Releasing Hormone (CRH) memiliki struktur yang hampir sama dengan somatostatin. Berfungsi mencetuskan keterjagaan dan menginhibisi fase NREM. Adrenocorticotropine hormone (ACTH) menambah durasi waktu bangun dan fase 1 dan 2 NREM, menurunkan durasi fase 3 dan 4 NREM dan sedikit pada fase REM. Glukokortikoid seperti kortisol dan alpha melanocyte stimulating hormone (αMSH) menginhibisi fase NREM. 7,8,11
Hipokretin(orexin)
Hipokretin merupakan peptida yang berasal dari protein pre-hipokretin yang terdiri atas hipokretin-1 dan hipokretin-2 (Orexin A dan B).Lokasinya terletak di vesikel sinaps neuron di area perifornical di lateral dari hipothalamus dan berikata dengan reseptor yang spesifik terhadap hipocretin 1 dan 2, serta memiliki interaksi dengan noradrenaline, dopamin dan asetilkolin. 7,8,11
Neuron yang terletak di lateral hipotalamus memberikan proyeksi yang luas ke pusat kesadaran yang bersifat aminergik di pons terutama di locus coeruleus dan LDT/PPT serta memiliki hubungan denganthalamus dan korteks serebri dan sedikit ke VLPO. Neuron yang mengandung hipokretin bersifat mempertahankan keterjagaan dan membatasi durasi REM. Neuron-neuron ini berhubungan dengan peningkatan aktivitas motorik,meningkatkan aliran darah ke otot skeletal, meningkatkan intake makanan ddan berfungsi mempertahankan diri.7,8,11
Delta sleep inducing peptide (DSIP)
Meningkatkan fase NREM dan dapat menginhibisi ACTH 7
Cholecystokinin (CCK)
CCK dihasilkan oleh sel-sel duodenum dan jejunum yang sebagai respon dari distensi. CCK yang dihasilkan dapat menstimulasi sekresi dari enzim pankreas serta meningkatkan kontraksi dari kandung empedu. Neurotransmitter ini juga terdapat pada sistem saraf pusat, berupa 8-amino acid peptide (CCK8) serta berfungsi menginduksi dfase NREM, menurunkan aktivitas motorik memediasi rasa kenyang setelah makan. CCK-8 terdapat pada formasio retikularis, nukleus raphe, dan di daerah hipothalamus. Neurotransmitter ini merupakan neurotransmitter eksitatorik dan biasanya bekerja sebagai co- transmitter dengan 5HT di nukleus raphe, atau bagian lain di dopamin. 7,8,11
Insulin
Insulin disekresi akibat respons dari peningkatan gula darah serta mencetuskan fase NREM tidur, namun tidak memberikan pengaruh terhadap fase REM. Pada pasien diabetes mellitus akan terjadi penurunan durasi NREM. 7,8,11
Peptida Opioid
Berinteraksi dengan endorphin, enkephalin dan dynorphin dimana berlokasi di medulla, hipotalamus, thalamus , basal ganglia dan sistem limbik. Neurotransmitter ini bekerja di nukleus LDT/PPT dengan menginhibisi REM. 7,8,11
Substansi P
Dihasilkan oleh sinaps di neuron LDT/PPT. Perannya terhadap fase tidur belum diketahui namun mungkin dapat berperan terhadap kontrol terhadap transmisi sensorik ke batang otak. 8
Sitokin
Diproduksi oleh limfosit T helper dan mikroglia sebagai respon terhadap stimlus yang spesifik serta memiliki kemiripan struktur kimia dengan GH. Sitokin ini bekerja dengan memodifikasi respon imun di otak dan beberapa jenis sitokin diketahui memiliki pengaruh terhadap tidur.4,5,7
Interleukin-1
Diproduksi oleh hipotalamus dan area-area lain dari otak sebagai respon terhadap endotoksin, TNF-α, dan peptida muramyl yang berasal dari peptidoglikan yang dihasilkan dinding sel bakteri. Produksi interleukin ini diinhibisi oleh prostalglandin E2(PGE2) dan glukokortikoid, dimana berfungsi menginhibisi tidur. 7,10
Interleukin-1 berfungsi meningkatan durasi tidur fase NREM melalui hubungannya dengan hipotalamus anterior dan sedikit menginhibisi fase REM. Proses ini di mediasi dengan penambahan fungsi reseptor GABA seta kemampuannya untuk meningkatkan sekresi GNRH, produksi adenosin dan memberikan efek terhadap prostalglandin. Kinerja IL-1 dihambat oleh corticotropine-releasing hormone (CRH) dan alpha melanocyte hormone (α-MSH) 7,8
IL-1 juga berfungsi sebagai faktor pertumbuhan neuron serta bekerja sebagai zat pirogenik yang dapat meningkatkan suhu tubuh, mengontrol pelepasan CRH, memiliki efek imunologis, serta bekerja memblok metabolisme anandamide yakni reseptor dari tetrahidrocannabiol.7
Tumour Necrosis Factor Alpha (TNF-α)
Sitokin ini diproduksi oleh makrofag terutama saat malam hari dan bekerja meningkatkan stase 3 dan 4 NREM serta menurunkan fase REM. TNF-α bekerja di area preoptik hipotalamus dan di daerah locus coeruleus. 7,8
Interferons (IFN)
Interferon alpha 2 terutama diproduksi oleh leukosit sebagai respon terhadap infeksi virus dan memfasilitasi proses fagosit . Puncak tertinggi level dari gamma interferon terjadi pada saat pk 10.00 malam dan terendah pada pukul 6.00 pagi. IFN berfungsi meningkatkan fase NREM. 7,8
Neurotropin-2
Sitokin ini berfungsi sebagai faktor tidur dan pertumbuhan, meningkatkan perkembangan dan aktivitas dari neuron penghasil GABA. Produksi dan pelepasannya ditingkatkan oleh asetilkolin dan glutamat. 7,8
Nerve Growth Factor (NGF)
Bekerja dengan mencetuskan NREM dan REM 7
Brain Derived Neurotropic Factor (BDNF)
Berfungsi mencetuskan NREM dan mungki fase REM 7
Neurotransmitter yang lain
Prostalglandin
Merupakan asam amino yang tidak tersaturasi yang memiliki struktur berupa 5 cincin karbon dan berasal dari asam arakidonat. Prostalglandin D2 (PGD2) bekerja di area VLPO serta menginduksi fase NREM dan REM, menurunkan suhu tubuh serta mempengaruhi peningkatan pelepasan adenosin di basis frontalis. Hormon ini disekresi oleh leptomeningen , pleksus choroideus kemudian di alirkan melalui cairan serebrospinal. 4,7
PGE2 bekerja di hipotalamus posterior untuk mencetuskan keterjagaan serta meningkatkan suhu tubuh. Prostalglandin jenis ini menginhibisi produksi IL-1. Progesteron memiliki struktur kimia yang mirip dengan prostalglandin serta bekerja meningkatkan fase NREM.1,7
Oleamide
Merupakan asam lemak yang tidak tersaturasi yang di sintesis dari asam arakidonat, serta memiliki efek kerja yang mirip dengan anandamide dan cannabinoid endogen. Berfungsi mencetuskan fase NREM dan menurunkan aktivitas motorik.Konsentrasinnya di cairan serebrospinal meningkat jika kekurangan jam tidur. 1,7,8
Cannabinoid
Terdapat 2 macam tipe reseptor cannabinoid yakni CB1 dan CB2. Reseptor CB1 memiliki jumlah yang sangat banyak di sistem saraf pusat. Anandamide, sebagai jenis cannabinoid yang paling sering dijumpai, bekerja mencetuskan fase NREM tetapi efeknya dihambat oleh interleukin. 1,7,8
Adenosine
Adenosin selain memiliki fungsi sebagai vasodilator, juga memiliki efek dalam proses tidur-bangun yakni dengan mencetuskan fase NREM terutama stage 3 dan 4 dengan cara menginhibisi neuron kolinergik di daerah basis frontalis dan pons. Saat bangun, adenosin terakumulasi di ekstraseluler akibat metabolisme sel astrosit. 1,7,8
Astrosit mensuplai glukosa ke neuron melalui cadangan glikogennya. Saat aktivitas, astrosit mengkonsumsi ATP dan melepaskan adenosin yang kemudian menyebabkan inhibisi terhadap neuron yang bersifat kolinergik di basis frontalis. Saat tidur, terjadi penurunan konsentrasi adenosin akibat penurunan penggunaan ATP oleh astrosit, sehingga memampukan neuron untuk menjadi aktif lagi dan mencetuskan keterjagaan. 1,7,8
Uridine
Diduga uridine berfungsi sebagai neurotransmitter pencetus tidur 7
Nitrit Oxide
Merupakan senyawa gas yang larut lemak yang berfungsi sebagai co-transmitter terhadap serotonin di nukleus raphe dorsalis. Dapat mempengaruhi ritme intrinsik dari SCN dan menyebabkan terjadinya fase REM,dan mempengaruhi fase NREM.Fungsinya yang lain adalah sebagai vasodilatr dan mengintegrasikan aliran darah otak dengan aktivitas metabolik neuron. Dibawah ini dapat dilihat macam-macam neurotransmitter dan fungsinya dalam proses tidur-bangun secara ringkas dalam tabel-2
Tabel-2 neurotransmitter serta efeknya terhadap fase-fase tidur 7,8
Efek
Noradrenalin
Asetilkolin
5-HT
Dopamin
Histamin
Melatonin
Pencetus
kesadaran penuh, wakefullness
kesadaran penuh/wakefullness,REM
bangun
-
Kesadaran penuh, wakefullness
NREM
Inhibisi
REM
-
-
REM
-
Kerja lainnya
mood dan perilaku
Inhibisi motorik fase REM
perilaku dan kontrol motorik
pola berpikir, emosi,perilaku dan kontrol motorik
-
ritme sirkadian dan sistem imun
Ritme sirkadian
Ritme sirkadian memiliki jangka waktu antara 23,5 sampai 24,5 dengan nilai rata-rata 24,2. Ritme ini di cetuskan oleh pacemaker internal, peng-oscillasi atau jam biologis dimana aktivitasnya di modifikasi oleh faktor-faktor eksternal. Stimulus eksternal ini meliputi aktifitas photic maupun non photic. Interaksi dari input eksternal sangat kompleks dengan berbagai variasi derajat inhibisi maupun sinergi. Pencahayaan merupakan faktor pensinkronasi yang dominan dari pencetur siklus bangun-tidur ritme sirkadian. Paparan cahaya intensitas tinggi (>2000 lux) misalnya cahaya matahari di luar ruangan dapat menginduksi peralihan dan mempengaruhi jangka waktu fase tidur.7,8,10
Terdapat 2 macam marker biologis dari ritme sirkadian yakni dim light melatonin onset (DLMO) dan minimum of the core body temperatur rhytm (CTmin). DLMO memiliki definisi sebagai waktu ketika level hormon melatonin mulai meningkat (3 pg/ml di air liur dan 10 pg/ml di plasma melatonin) umumnya terjadi 2-3 jam sebelum tidur pada orang normal, CTmin terjadi 2-4 jam sebelum ahkir dari periode tidur.8,9,10
Ritme sirkadian pada mamalia di cetuskan oleh pacemaker utama circadian yang terletak di nukleus suprachiasmaticus (SCN) yang terletak di hipotalamus anterior. SCN dapat di bagi menjadi 2 macam komponen yakni bagian inti dan kulit. Nukleus ini lebih bersifat aktif saat siang hari dibandingkan dengan saat malam hari dan selama bangun dan fase REM daripada fase NREM, serta bekerja mencetuskan keterjagaan saat pagi-siang hari serta mempertahankan tidur saat malam hari. 10,11
Nukleus Suprachiasmaticus menerima input yang berasal dari; 10,11
Jalur afferent melalui stimulus photic
Sel-sel ganglion retina yang bersifat fotosensitif mengandung photopigment, melanopsin. Sel-sel ini menggunakan jaras retinohipotalamic dan menggunakan glutamat dan polipeptida pengaktivase adenilat siklase sebagai neurotransmitter.sel retina sangat sensitif terhadap rangsang cahaya
Bagian intergenikulata talamikus dari nukleus genikulatum lateralis melalui traktus
genikulohipotalamikus menggunakan neuropeptida γ dan GABA sebagai neurotransmitter
Kompleks neuron tuberomamillari yang terletak di posterior dari basis hipotalamus melalui jalur histaminergik
Neuron di Basis frontalis (septum, pita diagonal dari broca dan substansia inominata) dan pons (tegmentum pons dan nucleus parabigeminus) melalui jalur kolinergik.
Jalur aferent melalui jalur non photic meliputi nukleus raphe bagian medial yang terletak di mesencephalon melalui jalur yang bersifat serotonergik.
Afferen dari nukleus suprachiasmatikus dapat dilihat melalui tabel-3 di bawah ini
Tabel-3 Afferen dari nukleus suprachiasmatikus 8,10,11
Afferen
Jalur
Neurotransmitter
Glutamatergik
Dari mata melalui tr.retinohipotalamik
Glutamat
koneksi afferen alternatif
Dari mata melalui tr.Genikulohipotalamik
Neuropeptida γ,GABA
Histaminergk
Hipotalamus
Histamin
Kolinergik
Dari basis frontalis dan pons
Asetilkolin
Serotonergik
Dari mesencephalon
Serotonin
SCN memiliki proyeksi efferen ke beberapa area dari CNS meliputi 11,12
1.Hipotalamus (Zona subparavntrikular, area dorsal media, area preoptik bagian medial, area ventral tuberal
2.Locus coeruleus
3.Nukleus preoptik ventrolateral
4.Basis frontalis
5.Neuron hipocretin
6.Glandula pinealis, yang juga mempengaruhi SCN melalui produksi melatonin
7.Thalamus (nucleus paraventrikuler, area intergenikulata
Melatonin
Melatonin disintesis dan dilepaskan oleh glandula pinealis paling banyak pada saat malam hari dan disupresi produksinya pada saat siang hari. Produksi dan sekresi dari melatonn diregulasi melalui stimulus cahaya melalui SCN. Di glandula pinealis terjadi konversi dari triptophan menjadi serotonin (5-Hidroxytriptamin ) kemudian menjadi melatonin (N-acetil-5-metoxytriptamine). Setelah dihasilkan, melatonin akan mempengaruhi SCN dan mengubah fase dari sirkadian serta dapat turut mencetuskan mulainya tidur.Produksi dari hormon ini menurun dengan seiring bertambahnya usia seseorang dan paparan cahaya. Hormon ini selanjutnya akan di metabolisme di hepar. Hubungan secara skematis antara afferen dan efferen rangsang dapat dilihat di gambar
Gambar 6 : Skematis hubungan antara input afferen dan efferen dengan nukleus suprakihiasmatik
Gambar 6 : Skematis hubungan antara input afferen dan efferen dengan nukleus suprakihiasmatik
Sirkuit – sirkuit yang terbentuk pada saat tidur
Fase NREM
Gambar7 : Skema fase NREM
Gambar7 : Skema fase NREM
Fase tidur NREM terjadi inhibisi terhadap neuron di hipotalamus posterior oleh neuron GABA-ergik di area ventrolateral preoptik (VLPO) atau yang biasa di sebut sel nonREM-on yang terletak di hipotalamus anteror. Hal ini dapat menyebabkan inhibisi terhadap sistem aktivasi histaminergik yang terletak di basis frontalis, yang kemudian menyebabkan inhibisi input eksitasi histaminergik ke sistem aktivasi di batang otak yang di mediasi oleh Acethylcoline. Sehingga dapat menyebabkan penurunan kesadaran .4,10,11,13
Fase REM
Gambar 8: skema fase REM
Gambar 8: skema fase REM
Pada fase tidur REM , diperkirakan pengontrolan terhadap fase ini berasal dari sirkuit yang terjadi di batang otak.Sel-sel REM on terletak di Formasi Retikularis di Pons. Aktivasi sel REM-on yang bersifat GABA-ergik menginhibisi pelepasan noreprinefrin (NE) yang berasal dari locus coerulus dan area tegmentum lateralis, hal ini kemudian menyebabkan inhibisi terhadap pelepasan serotonin (5-HT) oleh nucleus raphei. Pada fase NREM, terjadi penghambatan terhadap noradrenergik dan serotonergik dari sel REM-off dan pada fase REM sel-sel ini semakin ter "silent". Proses "silent" ini menyebabkan menghilangnya inhibisi terhadap neuron kolinergik yang terletak di pediculopontine dan nucleus tegmentalis di laterodorsal. proses ini menyebabkan peningkatan transmisi kolinergik ke thalamus selama Fase REM. Perubahan inilah yang menyebabkan hasil perekaman EEG pada fase REM memiliki kemiripan dengan fase wakefullnes.1,4,14
Neuron kolinergik di batang otak juga mengaktivasi sel REM-on di Pons yang secara bermakna menyebabkan penurunan tonus saat fase REM berlangsung.Diduga sel REM-on yang bersifat glutamaergik yang terletak di formasi retikular mengaktivasi sirkuit yang menebabkan inhibisi terhadap proses transmisi dari glisin di medula oblongata dan medula spinalis. sebagai hasil, ,aka terjadi inhibisi terhadap lower motor neuron dan penurunan tonus otot.Pada fase REM juga terjadi pergerakan fasik , misalnya rapid eye movement serta pergerakan anggota gerak. Pergerakan fasik ini biasa terjadi selama fase wakefullnes dan terjadi oleh karena proses aktivasi sel REM-Waking on yang juga berlokasi di formasi retikular di Pons. Nucleus Suprachiasma di hipotalamus menerima input dari retina dan hal ini sanat penting dalam Ritme Sirkadian dan proses sinkronisasinya terhadap siklus gelap-terang 4,10,11,13
Fase tidur 5 7,8,9,11
A.Fase Bangun/Wakefulnes
Pada fase wakefulness ditandai dengan adanya EEG berupa gelombang alfa yang berkekuatan 15-45 mikrovolt 8-13Hz pada dewasa, dan lebih tinggi pada usia lebih muda. Gelombang alfa berasal dari oksipital paling jelas didapatkan pada saat relaxed wakefulness dengan kedua mata terpejam dan akan terblokir dengan membuka mata, konsentrasi dan peningkatan level kesadaran, stimulasi taktil dan auditorik pada gambaran. Ilustrasi mengenai gelombang alfa dapat dilihat pada Gambar-9
Gambar 9; Fase wakefulness dengan mata tertutup. Gelombang alfa lebih nampak pada sandapan oksipital dan nampak lebih dari 50% dari gelombang yang terbentuk. slow eye movement nampak pada fase ini
Gambar 9; Fase wakefulness dengan mata tertutup. Gelombang alfa lebih nampak pada sandapan oksipital dan nampak lebih dari 50% dari gelombang yang terbentuk. slow eye movement nampak pada fase ini
Pada fase wakefulness pada rekaman elektrookulografi didapatkan kedipan mata dengan kontrol yang volunter serta slow roling eye movement (SREM) ketika mulai mengantuk. Pada rekaman EMG didapatkan aktivitas yang tinggi dari otot yang berlangsung secara volunter.
B .Fase Non Rapid Eye Movement (NREM)
Fase 1 NREM
Fase 1 atau juga disebut drowsiness merupakan fase transisi yang di tandai dengan munculnya gerak bola mata pendular yang pelan/ slow eye pendular movement,Menghilangnya ritme wakefulness secara bertahap serta munculnya gelombang Frontocentral theta dan gelombang verteks yang saling bercampur dengan frekwensi yang lebih tinggi. Gelombang theta adalah gelombang yang berkekuatan 4-7 Hz dan berasal dari hipokampus.gelombang ini dapat terdeteksi paling baik di sandapam central dan temporal. Sedangkan gelombang verteks merupakan gelombang tajam yang memiliki amplitudo defleksi <250 mikrovolt yang dapat dideteksi paling baik di daerah verteks. Pada fase ini didapatkan EOG berupa gerakan bola mata pendular yang lambat, serta pada hasil EMG didapatkan kontraksi otot tonik dengan aktivitas tinggi-sedang. 1,7,8,9,10 Contoh rekaman EEG pada fase ini dapat dilihat melalui Gambar-10.
Gambar 10-A; Fase 1 NREM dimana tidak didapatkan gelombang spindel dan kompleks K pada perekaman EEG. Terdapat kurang dari 50% gelombang alfa. EEG menunjukkan campuran dari perlambatan dari gelombang alfa dan gelombang beramplitudo rendah(4-7 Hz) lebih dari 50 % . Sandapan EMG di dagu lebih rendah daripada fase wakefulness.8Gambar 10-B; Stage 1 fase NREM didapatkan gelombang tajam di verteks, tidak didapatkan spindel tidur maupun kompleks K, Sandapan EMG relatif tinggi pada gambar ini 8
Gambar 10-A; Fase 1 NREM dimana tidak didapatkan gelombang spindel dan kompleks K pada perekaman EEG. Terdapat kurang dari 50% gelombang alfa. EEG menunjukkan campuran dari perlambatan dari gelombang alfa dan gelombang beramplitudo rendah(4-7 Hz) lebih dari 50 % . Sandapan EMG di dagu lebih rendah daripada fase wakefulness.8
Gambar 10-B; Stage 1 fase NREM didapatkan gelombang tajam di verteks, tidak didapatkan spindel tidur maupun kompleks K, Sandapan EMG relatif tinggi pada gambar ini 8
Fase 2 NREM
Fase ini ditandai dengan adanya kurang dari 20% gambaran gelombang delta 1 atau lebih kompleks K dan spindel tidur. Fase ini meliputi 45 sampai 55% total waktu tidur. Gelombang tidur atau disebut juga aktivitas sigma adalah gelombang ritme sinusoidal yang berkisar antara 10-14 Hz. Kompeks K adalah gelombang difasik yang memiliki komponen initial negatif atau defleksi yang tajam diikuti fase positif. Gelombang K berdurasi 0,5 detik dan simetris di regio verteks (lead central dan central-parietal). Kompleks K dapat terjadi tunggal atau berurutan secara spontan jika mendapat stimulus auditorik. Pada fase ini didapatkan hasil rekaman EOG didapatkan SREM yang kadang-kadang dapat muncul dan hsil rekaman EMG yang berupa aktivitas tonus otot yang menurun. Gambaran gelombang kompleks K dapat dilihat melalui Gambar-11 1,7,8,9
Gambar 11; NREM stage 2. Terdiri atas epoch 30 menit dengan didapatkan spindel tidur dan kompleks K 8
Gambar 11; NREM stage 2. Terdiri atas epoch 30 menit dengan didapatkan spindel tidur dan kompleks K 8
Fase 3 dan 4 NREM
Fase 3 dan 4 secara bersamaan dapat disebut delta atau SWS. Fase 3 NREM terjadi jika 20% sampai 50% dari gelombang dasar EEG yang terekam berupa Gelombang Delta dan Gelombang Spindel atau disebut juga sleep spindles. Gelombang delta merupakan gelombang dengan ampitudo yang tinggi berkisar >75 microvolt dengan kecepatan rendah yakni antara 2-4 Hz. Gelombang ini berasal dari korteks. Gelombang spindel dapat muncul tetapi lebih jarang. Gelombang spindel adalah memiliki kecepatan antara 12-14 Hz dan berlangsung 0,5-1,5 detik dengan amplitudo rata-rata berkisar <50 mikrovolt. Gelombang ini dapat muncul selama fase 2,3 dan 4 NREM, namun tidak pernah terlihat pada fase 1 NREM dan fase REM. Sleep spindle berasal dari nukleus thalamikus yang terletak didekat garis tengah. 1,4,7,8
Fase 4 NREM terjadi jika paling tidak terdapat 50% dari gelombang dasar EEG yang terekam berupa Gelombang Delta. Pada umumnya tidak di bedakan antara Fase 3 dan 4 NREM. Kedua fase ini meliputi 13-25% dari waktu tidur. Pada fase 3 dan 4 NREM didapatkan hasil rekaman EOG yang tidak spesifik, namun secara umum didapatkan penurunan tonus otot secara bertahap dari stage 2 ke stage 4.1,4,7,8
Fase 3 dan 4 NREM di katakan fase tidur yang paling dalam dimana berfungsi mengembalikan kesegaran tubuh dan merestorasi kondisi tubuh setelah beraktivitas. Fase ini secara fisiologis memiliki ambang yang tinggi untuk terbangun dan diduga sering diasosiasikan dengan berbagai tipe parasomnia misalnya sleep terrors, sleep walking. Gelombang delta dan gelombang spindel dapat dilihat pada 1,4,7,8,9Gambar-12
Gambar 12; NREM stage3 . gelombang beramplitudo rendah didapatkan pada keseluruhan 8
Gambar 12; NREM stage3 . gelombang beramplitudo rendah didapatkan pada keseluruhan 8
Fase REM
Fase REM ditandai dengan adanya gelombang bervoltage rendah yang bercampur dengan aktivitas gelombang alfa yang biasanya berkekuatan lebih rendah 1-2 Hz dari gelombang alfa saat bangun/wakefullnes. Juga didapatkan gelombang yang seperti gergaji atau saw tooth yang berkekuatan 20-100 mikroVolt 2-5 Hz,dengan durasi >0,25 detik yang dapat terlihat di regio frontocentral.1,4,5,7,8
REM memiliki komponen fasik dan tonik. Selama fase tonik, terjadi supresi dari aktivitas EMG dan pada gambaran dari EEG menunjukkan gelombang voltase rendah yang bercampur. Pada fase ini amplitudo respirasi cenderung teratur, paralisa dari otot serta peningkatan perfusi darah otak. Pada Fase REM Fasik, dapat terjadi pola twitching dari EMG, tonus otot yang sangat lemah dan pola detak jantung dan pernafasan yang irreguler. Hasil rekaman EOG menunjukkan aktivitas pergerakan mata yang meningkat. Selama fase REM, mata akan bergerak secara cepat dibawah kelopak mata yang tertutup ketika bermimpi.1,4,5,7,8,9
REM secara normal terjadi 60-90 menit setelah dimulainya tidur. Onset dari fase REM tidak ditentukan dengan adanya gerakan mata yang cepat yang terkam oleh EOG, namun dapat ditentukan dengan munculnya gelombang gergaji pada EEG. Latensi dari fase REM terjadi pada individu vang kekurangan tidur, neonatus, individu yang mengalami narkolepsi dan withdrawal dari alkohol serta obat-obatan yang menghambat fase ini. 1,4,5,7,9Gambaran rekaman EEG pada fase REM dapat dilihat pada Gambar-13
Gambar 13 : Fase REM dimana terdapat gelombang aktivitas otot di sandapan dagu
Gambar 13 : Fase REM dimana terdapat gelombang aktivitas otot di sandapan dagu
Gambar 15: Fase REM yang diselingi dengan pergerakan tubuh 7Gambar 14; Fase REM yg di interupsi keterjagaan. Pada saat terjaga tidak didapatkan slow eye movement, ketika kembali ke fase REM slow eye movement kembali muncul7
Gambar 15: Fase REM yang diselingi dengan pergerakan tubuh 7
Gambar 14; Fase REM yg di interupsi keterjagaan. Pada saat terjaga tidak didapatkan slow eye movement, ketika kembali ke fase REM slow eye movement kembali muncul7
Berikut merupakan tabel mengenai fase-fase tidur serta karakteristiknya masing masing 7,8,10,11
Kriteria
Wakefullness
NREM
REM
Postur
errect, duduk berbaring
berbaring
berbaring
Mobilitas
normal
sedikit menurun/tidak bergerak/berubah postur
berkurang sedang sampai immobil. Jerk mioklonik
Respon terhadap stimulasi
normal
berkurang ringan-sedang
berkurang sedang sampai tidak ber respons
Kesadaran
sadar
tidak sadar tetapi reversibel
tidak sadar tapi reversibel
Kelopak mata
terbuka
tertutup
tertutup
Pegerakan mata
gerakan bolamata terarah
slow rolling eye movement
rapid eye movement
EEG
gel.alfa, desinkronisasi
sinkronisasi
gel.theta atau gergaji, desinkronisasi
EMG
normal
berkurang ringan
berkurang sedang –berat atau hilang
EOG
gerakan bangun
slow rolling eye movement
rapid eye movement
Perubahan fisiologis yang terjadi selama tidur 13,14,15
Sistem respiratorik
Selama fase NREM terjadi penurunan dari aktivitas Respiratory drive dan tonus otot jalan napas bagian atas. Hal ini dapat menyebabkan penurunan minute volume dan ventilasi alveolar sebanyak 25 % serta peningkatan resistensi jalan napas sebanyak 2 kali lipat,yang diikuti oleh peningkatan ringan PaCO2 dan penurunan PaO2. Pola pernapasan saat tidur reguler kecuali saat transisi dari fase wakefulness ke fase tidur, dimana central apneustik dapat terjadi. 1,13,14
Pada fase REM terjadi penurunan lebih lanjut dari hypercarbic and hypoxic ventilatory drive, dimana pola pernapasan ireguler selama fase REM. Dalam fase ini pula terjadi penurunan tonus otot yang menahan m.genioglossus agar tidak jatuh ke belakang dan penurunan kinerja dari m.interkostalis serta otot-oto t aksesoris dari dinding dada. Sehingga pada orang yang memiliki latar belakang gangguan jalan napas, misalnya PPOK dan obstructive sleep apneu, hal ini dapat memperberat 13,14
Sistem kardiovaskular
Tekanan darah menurun selama fase NREM dan fase tonik REM tetapi dapat meningkat sampai diatas tekanan darah saat bangun selama fase REM. Selama fase REM denyut jantung menjadi bervariasi, dengan episode takikardia dan bradikardia dan penigkatan denyut secara transient sekitar 35%. Hal ini disebabkan oleh peningkatan dari aktivasi CNS saat tidur yang disertai pergerakan bola mata.1,4,7,8,13,14
Sistem Renal
Terjadi penurunan glomerulus filtration rate dan filtration fraction yang disertai dengan peningkatan sekresi hormon anti diuretic sehingga urin yang dihasilkan berjumlah sedikit namun memiliki konsentrasi yang pekat. 7,14
Sistem Endokrin
Beberapa sekresi hormon berhubungan langsung dengan siklus tidur –bangun. Hormon melatonin dilepaskan dari glandula pinealis di bawah kontrol nukleus supra chiasmatik selama 4-5 jam,biasanya dimulai Pk 21.00 atau waktu dimulainya malam atau gelap. Produksi hormon ini di inhibisi oleh paparan cahaya. Fungsi dari hormon ini adalah untuk memfasilitasi proses tidur dan keterjagaan. 7,13,14
Hormon pertumbuhan paling banyak disekresi selama episode awal dari SWS, terutama masa pubertas. Hormon prolaktin juga meningkat jumlahnya sesaat setelah tidur dimulai dan berkurang saat wakefulness. Jika terjadi gangguan dari fase-fase tidur, maka akan terjadi gangguan pula terhadap produksi kedua hormon ini.Sekresi Hormon Kortisol menurun saat tidur dan semakin meningkat pada pagi hari dan memuncak sesaat setelah bangun tidur.7,8,13
Suhu Tubuh
Pada saat tidur terjadi penurunan ambang pasien untuk menggigil serta terjadi penurunan suhu tubuh sebanyak 0,5 C dan 2 C pada mamalia. Suhu tubuh mencapai titik terrendah saat pukul 3 pagi. 7,13,14
Kesimpulan
Telah dibahas referat mengenai fisiologis dari tidur, dimana perkembangan penelitian yang ada mengenai fase tidur dan yang mempengaruhinya turut berkembang dari masa ke masa dan membutuhkan penelitian lebih lanjut.
Daftar Pustaka
Carney.P, Clinical Sleep Disorder, 2005,Lippincott Williams &Wilkins , Philadelphia; P 21-58
Stickgold.R, The Neuroscience Of Sleep , 2009, Elsevier, London,P;12-16
Kryger.M, Principles of Sleep Medicine,2005, Elsevier Saunders,Philadelphia, USA,P;9-12
Posner.J, Plum And Posner Diagnosis Of Stupor And Coma 4th Edition, 2007,Oxford University Press, New York P;11-25
Ropper.A, Adam And Victor's Principles Of Neurology 9th Edition,2005 Mc Graw-Hill, USA, P: 333-337
Blumenfeld.H , Neuroanatomy through Clinical Cases,2002, Sinauer Associates INC, Massachusets P;588-597
Shneerson.J, Sleep Medicine 2nd Edition,2005, Blackwell,Massachusets,Usa,P;22-51
Lee-Chiong.T, Sleep Medicine Essentials And Review, 2008, Oxford University Press, PUSA, P;9-15
Aminoff.M, Neurology and General Medicine 4th edition, 2008,Churchill Livingstone, USA,P;605-609
Smith.H, Sleep Medicine , 2008, Cambridge University Press , New York ,P;61-67
Chokroverty.S, Sleep Disorders Medicine, 2009,Saunders Elsevier, Philadelphia, USA,
P ; 96-111
Berry.R, Fundamental Of Sleep Medicine,2012, Elsevier Saunders,Philadelphia 91-99
Schupp.M, Physiology of Sleep dapat di unduh di http://ceaccp.oxfordjournal.org/
www.neuroanatomy.wisc.edu/coursebook/neuro10(2).pdf
http://archive.ajpe.org/legacy/pdfs/aj620216.pdf
