C. Neurotransmitter dan neuromodulators

 

Asetilkolin

Neurotransmitter pertama yang diidentifikasi – sekitar 80 tahun yang lalu – adalah asetilkolin (Ach). Zat kiimia ini dilepaskan oleh neuron yang terhubung ke otot sukarela, yang menyebabkannya terikat, dan yang mengendalikan detak jantung. Asetilkolin juga menjadi transmitter di banyak daerah pada otak.

Asetilkolin disintesis di terminal akson. Ketika potensial aksi sampai di terminal saraf, ion kalsium bermuatan listrik menyambutnya, dan asetilkolin dilepaskan ke sinaps, di mana ia menempel pada reseptor asetilkolin pada sel target. Pada otot sukarela, tindakan ini akan membuka saluran natrium dan menyebabkan otot berkontraksi. Asetilkolin kemudian dipecah oleh enzim asetilkolinesterase dan resynthesized di terminal saraf. Antibodi yang menghalangi satu jenis dari reseptor asetilkolin menyebabkan miastenia gravis, penyakit yang ditandai dengan kelelahan dan kelemahan otot.

Jauh lebih sedikit yang diketahui tentang asetilkolin di otak. penemuan terbaru menunjukkan bahwa hal itu mungkin penting untuk perhatian normal, memori, dan tidur. Karena asetilkolin melepaskan neuron-neuron mati pada pasien Alzheimer, menemukan cara untuk mengembalikan neurotransmitter ini tujuan dari penelitian saat ini. Obat yang menghambat acetylcholinesterase – dan meningkatkan ACh di otak – yang saat ini menjadi obat utama yang digunakan untuk mengobati penyakit Alzheimer.

 

Asam amino

Asam amino, secara luas didistribusikan ke seluruh tubuh dan otak, berfungsi sebagai blok-blok bangunan protein. Asam amino tertentu juga dapat berfungsi sebagai neurotransmitter di otak. Neurotransmitter asam glisin dan gamma-aminobutyric (GABA) menghambat penembakan neuron. Aktivitas GABA meningkat dengan benzodiazepin (misalnya, valium) dan dengan obat antikonvulsan. Pada penyakit Huntington, kelainan herediter yang dimulai pada usia paruh baya, neuron GABA-memproduksi di pusat-pusat otak yang mengkoordinasikan gerakan merosot, menyebabkan gerakan tak terkendali. Glutamat dan aspartat bertindak sebagai sinyal perangsang, yang mengaktifkan, antara lain, reseptor N-metil-d10 aspartat (NMDA), dalam pengembangan animals, yang berimplikasi pada kegiatan mulai dari belajar dan memori untuk pengembangan dan spesifikasi hubungan-hubungan saraf. Stimulasi reseptor NMDA dapat mempromosikan perubahan yang bermanfaat di otak, sedangkan overstimulasi dapat menyebabkan kerusakan sel saraf atau kematian sel. Inilah yang terjadi sebagai akibat selamat trauma dan stroke. Pengembangann obat yang menghalangi atau merangsang aktivitas pada reseptor NMDA menjanjikan untuk meningkatkan fungsi otak dan mengobati gangguan neurologis dan psikiatris.

katekolamin

Katekolamin jangka termasuk neurotransmitter dopamin dan norepinefrin. Dopamin dan norepinefrin yang luas hadir di otak dan sistem saraf perifer. Dopamin hadir dalam tiga sirkuit utama di otak. Rangkaian dopamin yang mengatur gerakan telah langsung terkait dengan penyakit. Karena defisit dopamin di otak, penderita penyakit menunjukkan gejala seperti Parkinson sebagai tremor otot, kekakuan, dan kesulitan dalam bergerak. Administrasi levodopa, suatu zat dopamine yang disintesis, adalah pengobatan yang efektif untuk Parkinson, yang memungkinkan pasien untuk berjalan dan melakukan gerakan-gerakan terampil yang lebih berhasil.

Sirkuit dopamin yang lain dianggap penting untuk kognisi dan emosi; kelainan pada sistem ini telah mempengaruhi skizofrenia. Karena obat yang menghalangi reseptor dopamin tertentu dalam otak membantu dalam mengurangi gejala psikotik, belajar lebih banyak tentang dopamin menjadi penting untuk memahami penyakit mental. Dalam rangkaian ketiga, dopamin mengatur sistem endokrin. Dopamin mengarahkan hipotalamus untuk memproduksi hormon dan menahannya di kelenjar pituitari (hipofisis) untuk pelepasan ke dalam aliran darah atau untuk memicu pelepasan hormon yang diadakan dalam sel di pituirari (hipofisis).

Kekurangan dalam norepinefrin terjadi pada pasien penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson, dan sindrom Korsakoff, gangguan kognitif yang berhubungan dengan alkoholisme kronis. Kondisi ini semua menyebabkan kehilangan memori dan penurunan fungsi kognitif. Dengan demikian, para peneliti percaya bahwa norepinefrin mungkin memainkan peran baik dalam proses pembelajaran maupun memori. Norepinefrin juga disekresikan oleh sistem saraf simpatik seluruh tubuh untuk mengatur denyut jantung dan tekanan darah. Stres akut meningkatkan pelepasan norepinefrin dari saraf simpatis dan medula adrenal, bagian terdalam dari kelenjar adrenal.

Serotonin

Neurotransmitter ini hadir di otak dan jaringan lain, terutama trombosit darah dan lapisan saluran pencernaan. Di otak, serotonin telah diidentifikasi sebagai faktor penting dalam kualitas tidur, mood, depresi, dan kecemasan. Karena serotonin mengontrol switch yang mempengaruhi berbagai keadaan emosional yang berbeda, para ilmuwan percaya switch ini dapat dimanipulasi oleh analog, bahan kimia dengan struktur molekul yang mirip dengan serotonin. Obat yang mengubah tindakan serotonin, seperti fluoxetine, meringankan gejala depresi dan gangguan obsesif-kompulsif.

Peptida

Rantai pendek asam amino yang dihubungkan bersama, peptida disintesis dalam sel tubuh dan sangat melebihi jumlah transmitter klasik yang dibahas sebelumnya. Pada tahun 1973, para ilmuwan menemukan reseptor untuk opiat pada neuron di beberapa daerah otak, yang menunjukkan bahwa otak harus membuat zat yang sangat mirip dengan opium. Tak lama kemudian, para ilmuwan membuat penemuan pertama mereka dari peptida opiat yang diproduksi oleh otak. Zat kimia ini menyerupai morfin, turunan opium yang digunakan secara medis untuk membunuh rasa sakit. Para ilmuwan menamai zat ini enkephalin, secara harfiah berarti “di kepala.” Segera setelah itu, jenis lain dari peptida opioid ditemukan. Ini diberi nama endorfin, yang berarti “morfin endogen.” Peran yang tepat dari peptida opioid alami tidak jelas. Sebuah hipotesis sederhana adalah bahwa mereka dilepaskan oleh neuron otak pada saat stres untuk meminimalkan rasa sakit dan meningkatkan perilaku adaptif. Beberapa saraf sensorik – serat C bukan mielin yang kecil- mengandung peptida yang disebut substansi P, yang menyebabkan sensasi nyeri terbakar. Komponen aktif dari cabai, capsaicin, menyebabkan pelepasan substansi P, sesuatu yang orang harus menyadari sebelum mereka makan.

Faktor trofik

Para peneliti telah menemukan beberapa protein kecil di otak yang bertindak sebagai faktor trofik, zat yang diperlukan untuk pengembangan, fungsi, dan kelangsungan hidup kelompok neuron tertentu. Protein kecil dibuat di sel-sel otak, dirilis secara lokal di otak, dan mengikat reseptor diungkapkan oleh neuron tertentu. Para peneliti juga telah mengidentifikasi gen sebagai kode untuk reseptor dan yang terlibat dalam mekanisme signaling faktor trofik. Temuan ini diharapkan dapat menghasilkan pemahaman yang lebih besar tentang bagaimana faktor trofik bekerja di otak. Informasi ini juga harus berguna untuk desain terapi baru untuk gangguan pengembangan otak dan untuk penyakit degeneratif, termasuk penyakit Alzheimer dan penyakit Parkinson.

Hormon

Selain sistem saraf, sistem endokrin adalah sistem komunikasi utama dari tubuh. Sedangkan sistem saraf menggunakan neurotransmiter sebagai sinyal kimia, sistem endokrin menggunakan hormon. Pankreas, ginjal, jantung, kelenjar adrenal, gonad, tiroid, paratiroid, timus, dan bahkan lemak adalah sumber hormon. Sistem endokrin bekerja sebagian besar dengan bertindak pada neuron di otak, yang mengontrol kelenjar pituitari. Kelenjar pituitari mensekresi faktor ke dalam darah yang bekerja pada kelenjar endokrin untuk meningkatkan atau menurunkan produksi hormon. Ini disebut sebagai umpan balik, dan itu melibatkan komunikasi dari otak ke pituitari ke kelenjar endokrin dan kembali ke otak. Sistem ini sangat penting untuk aktivasi dan pengendalian kegiatan perilaku syang mendasar, seperti seks; emosi; respon terhadap stres; dan makan, minum, dan regulasi fungsi tubuh, termasuk pertumbuhan, reproduksi, penggunaan energi, dan metabolisme. Cara otak merespon hormon menunjukkan bahwa otak sangat mudah dibentuk dan mampu menanggapi sinyal lingkungan.

Otak mengandung reseptor untuk hormon tiroid (yang diproduksi oleh tiroid) dan enam kelas hormon steroid, yang disintesis dari kolesterol – androgen, estrogen, progestin, glukokortikoid, mineralokortikoid, dan vitamin D. reseptor yang ditemukan pada populasi yang dipilih dari neuron di otak dan organ yang relevan dalam tubuh. Tiroid dan hormon steroid mengikat reseptor protein yang pada gilirannya mengikat DNA dan mengatur aksi gen. Hal ini dapat mengakibatkan perubahan jangka panjang dalam struktur dan fungsi seluler.

Otak memiliki reseptor untuk banyak hormon; misalnya, metabolisme hormon insulin, faktor pertumbuhan seperti insulin, ghrelin, dan leptin. Hormon ini diambil dari darah dan bertindak untuk mempengaruhi aktivitas neuron dan aspek-aspek tertentu dari struktur saraf.

Dalam merespon terhadap stres dan perubahan jam biologis kita, seperti siklus siang dan malam dan ketinggalan pesawat, hormon memasuki darah dan perjalanan ke otak serta organ lainnya. Di otak, hormon mengubah produksi produk gen yang berpartisipasi dalam neurotransmisi sinaptik serta mempengaruhi struktur sel-sel otak. Akibatnya, sirkuit otak dan kapasitasnya untuk neurotransmisi berubah selama perjalanan dari jam ke hari. Dengan cara ini, otak menyesuaikan kinerja dan kontrol perilaku dalam menanggapi perubahan lingkungan.

Hormon adalah agen penting perlindungan dan adaptasi, tapi hormon stres dan stres, seperti kortisol glukokortikoid, juga dapat mengubah fungsi otak, termasuk kemampuan otak untuk belajar. Stres berat dan berkepanjangan dapat mengganggu kemampuan otak untuk berfungsi normal dalam  jangka waktu tertentu, tapi otak juga mampu melakukan pemulihan yang luar biasa.

Reproduksi pada wanita adalah contoh yang baik tentang kebiasaan, proses siklus didorong oleh sirkulasi hormon dan melibatkan umpan balik: Neuron di hipotalamus menghasilkan hormon pelepasan gonadotropin (GnRH), peptida yang bekerja pada sel-sel di pituitari. Baik pada laki-laki maupun perempuan, ini menyebabkan dua hormon – hormon penstimulasi follicle (FSH) dan hormon luteinizing (LH) – akan dilepaskan ke dalam aliran darah. Pada wanita, hormon ini bertindak atas ovarium untuk merangsang ovulasi dan mempromosikan pelepasan hormon ovarium estradiol dan progesteron. Pada laki-laki, hormon ini dilakukan untuk reseptor pada sel-sel di testis, di mana mereka mempromosikan spermatogenesis dan melepaskan hormon testosteron laki-laki, sebuah androgen, ke dalam aliran darah. Testosteron, estrogen, dan progesteron sering disebut sebagai hormon seks.

Pada gilirannya, peningkatan tingkat testosteron pada laki-laki dan estrogen pada wanita bertindak pada hipotalamus dan pituitari untuk mengurangi pelepasan FSH dan LH. Peningkatan level hormon seks juga menyebabkan perubahan dalam struktur sel dan kimia, yang mengarah ke peningkatan kapasitas untuk terlibat dalam perilaku seksual. Hormon seks juga memberi efek luas pada banyak fungsi lain dari otak, seperti perhatian, kontrol gerak, nyeri, suasana hati, dan memori.

Diferensiasi seksual otak disebabkan oleh hormon seks yang bertindak dalam janin dan dan kehidupan postnatal secara lebih awal, meskipun bukti terbaru menunjukkan gen baik pada X atau kromosom Y juga dapat berkontribusi untuk proses ini. Para ilmuwan telah menemukan perbedaan statistik dan biologis yang signifikan antara otak pria dan wanita yang mirip dengan perbedaan jenis kelamin ditemukan pada hewan percobaan. Ini termasuk perbedaan dalam ukuran dan bentuk struktur otak pada hipotalamus dan susunan neuron di korteks dan hipokampus. Perbedaan jenis kelamin melampaui perilaku seksual dan reproduksi dan mempengaruhi banyak daerah otak dan fungsi, mulai dari mekanisme untuk memahami rasa sakit dan mengatasi stres dengan strategi untuk memecahkan masalah kognitif. Yang mengatakan, bagaimanapun, otak laki-laki dan perempuan lebih mirip daripada perbedaan mereka.

Perbedaan anatomi juga telah dilaporkan antara otak laki-laki heteroseksual dan homoseksual. Penelitian menunjukkan bahwa hormon dan gen bertindak lebih awal dalam kehidupan untuk membentuk otak dalam hal perbedaan yang berhubungan dengan seks dalam struktur dan fungsi, tetapi para ilmuwan masih menyusun semua potongan teka-teki ini.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: