Impuls Refleks Fisiologis pada Manusia

Syaraf

Refleks

1. Latar Belakang
Reflek sadalah reespon yang tidak berubah terhadap perangsangan yang terjadi di luar kehendak, atau dengan kata lain refleks adalah respon yang terjadi secara otomatis tanpa usaha sadar.Rangsangan ini merupakan reaksi organisme terhadap perubahan lingkungan baik di dalam maupun di luar organisme yang melibatkan sistem saraf pusat dalam memberikan jembatan (respons) terhadap rangsangan. Ada dua jenis refleks, yaitu refleks sederhana atau refleks dasar, yaitu refleks built-in yang tidak perlu dipelajari, misalnya mengedipkan mata jika ada benda asing yang masuk; dan refleks didapat atau refleks terkondisi, yang terjadi ketika belajar dan berlatih, misalnya seorang pianis yang menekan tuts tertentu sewaktu melihat suatu di kertas partitur. Jalur – jalur saraf saraf yang berperan dalam pelaksanaan aktivitas refleks dikenal sebagai lengkung refleks.Lekung refleks ini terdiri dari alat indra, serta saraf aferen satu atau lebih sinapas yang terdapat disusunan saraf pusat atau diganglion simpatis, saraf everon dan efektor.

Cara manusia bertindak dan bereaksi bergantung pada pengolahan neuron yang tersendiri, terorganisasi, dan kompleks.Banyak pola neuron penunjang kehidupan, seperti pola yang mengontrol pernapasan dan sirkulasi, serupa pada semua individu.Reseptor adalah suatu struktur khusus yang peka terhadap suatu bentuk energi tertentu dan dapat mengubah bentuk energi menjadi aksi-aksi potensial listrik atau impuls-impuls saraf.

Refleks dapat berupa peningkatan maupun penurunan kegiatan, misalnya kontraksi atau relaksasi otot, kontraksi atau dilatasi pembuluh darah.Dengan adanya kegiatan refleks, tubuh mampu mengadakan reaksi yang cepat terhadap berbagai perubahan diluar maupun di dalam tubuh disertai adaptasi terhadap perubahan tersebut.Dengan demikian seberapa besar peran system saraf pusat dapat mengatur kehidupan organisme.Refleks sangat penting untuk pemeriksaan keadaan fisis secara umum, fungsi nervus, dan koordinasi tubuh.Dari refleks atau respon yang diberikan oleh anggota tubuh ketika sesuatu mengenainya dapat diketahui normal tidaknya fungsi dalam tubuh. Oleh karena itu, pelaksanaan praktikum ini sangat penting agar diketahui bagaimana cara memeriksa refleks fisiologis yang ada pada manusia.

2. Tinjauan Pustaka
Gerak pada umumnya terjadi secara sadar, namun, ada pula gerak yang terjadi tanpa disadari yaitu gerak refleks.Untuk terjadi gerak refleks, maka dibutuhkan struktur sebagai berikut : organ sensorik (yang menerima impuls), serabut saraf sensorik (yang menghantarkan impuls), sumsum tulang belakang (serabut-serabut saraf penghubung menghantarkan impuls), sel saraf motorik (menerima dan mengalihkan impuls), dan organ motorik (yang melaksanakan gerakan). Gerak refleks merupakan bagian dari mekanika pertahanan tubuh yang terjadi jauh lebih cepat dari gerak sadar, misalnya menutup mata pada saat terkena debu, menarik kembali tangan dari benda panas menyakitkan yang tersentuh tanpa sengaja. Gerak refleks dapat dihambat oleh kemauan sadar ; misalnya, bukan saja tidak menarik tangan dari benda panas, bahkan dengan sengaja menyentuh permukaan panas. (Evelyn Pearce, 2009 : 292)

Mekanisme gerak refleks merupakan suatu gerakan yang terjadi secara tiba-tiba diluar kesadaran kita. Refleks fleksor, penarikan kembali tangan secara refleks dari rangsangan yang berbahaya merupakan suatu reaksi perlindungan. Refleks ekstensor (polisinaps) rangsangan dari reseptor perifer yang mulai dari refleksi pada anggota badan dan juga berkaitan dengan ekstensi anggota badan. Gerakan refleks merupakan bagian dari mekanisme pertahanan tubuh dan terjadi jauh lebih cepat dari gerak sadar misalnya menutup mata pada saat terkena debu

Untuk terjadinya gerakan refleks maka dibutuhkan struktur sebagai berikut, organ sensorik yang menerima impuls misalnya kulit. Serabut saraf sensorik yang menghantarkan impuls tersebut menuju sel-sel ganglion radiks posterior dan selanjutnya serabut sel-sel akan melanjutkan impuls danmenghantarkan impuls-impils menuju substansi pada kornu posterior medula spinalis. Sel saraf motorik menerka impuls dan menghantarkan impuls-impuls melalui serabut motorik.

Kegiatan sistem saraf pusat ditampilkan dalam bentuk kegiatan refleks.Dengan kegiatan refleks dimungkinkan terjadi hubungan kerja yang baik dan tepat antara berbagai organ yang terdapat dalam tubuh manusia dan hubungan dengan sekelilingnya.Refleks adalah respon yang tidak berubah terhadap perangsangan yang terjadi diluar kehendak.Rangsangan ini merupakan reaksi organisme terhadap perubahan lingkungan baik didalam maupun diluar organisme yang melibatkan sistem saraf pusat dalam maupun memberikan jembatan (respons) terdapat rangsangan. Refleks dapat berupa peningkatan maupun penurunan kegiatan, misalnya kontraksi atau relaksasi otot, kontraksi atau dilatasi pembuluh darah. Dengan adanya kegiatan refleks, tubuh mampu mengadakan reaksi yang cepat terhadap berbagai perubahan diluar maupun didalam tubuh disertai adaptasi terhadap perubahan tersebut.Dengan demikian seberapa besar peran sistem saraf pusat dapat mengukur kehidupan organisme.

Proses yang terjadi pada refleks melalui jalan tertentu disebut lengkung refleks. Komponen-komponen yang dilalui refleks :
1. Reseptor rangsangan sensorik yang peka terhadap suatu rangsangan misalnya kulit
2. Neuron aferen (sensoris) yang dapat menghantarkan impuls menuju kesusunan saraf pusat (medula spinalis-batang otak)
3. Pusat saraf (pusat sinaps) tempat integrasi masuknya sensorik dan dianalisis kembali ke neuron eferen
4. Neuron eferen (motorik) menghantarkan impuls ke perifer
5. Alat efektor merupakan tempat terjadinya reaksi yang diwakili oleh suatu serat otot atau kelenjar
Walaupun otak dan sum-sum tulang belakang mempunyai materi sama tetapi susunannya berbeda. Pada otak, materi kelabu terletak dibagian luar atau kulitnya dan dibagian putih terletak ditengah. Pada sum-sum tulang belakang bagian tengah berupa materi kelabu berbentuk kupu-kupu,sedangkan pada bagian-bagian korteks juga dapat berupa materi putih.(Syaifuddin,2006 : 214).
Unit dasar setiap kegiatan reflex terpadu adalah lengkung reflex. Lengkung reflex ini terdiri dari alat indra, serat saraf aferen, satu atau lebih sinaps yang terdapat di susunan saraf pusat atau di ganglion simpatis, serat saraf eferen, dan efektor. Serat neuron aferen masuk susunan saraf pusat melalui radiks dorsalis medulla spinalis atau melalui nervus kranialis, sedangkan badan selnya akan terdapat di ganglion-ganglion homolog nervi kranialis atau melalui nervus cranial yang sesuai. Kenyataan radiks dorsalis medulla spinalis bersifat sensorik dan radiks ventralis bersifat motorik dikenal sebagai hokum Bell- Magendie.

Kegiatan pada lengkung reflex dimulai di reseptor sensorik, sebagai potensial reseptor yang besarnya sebanding dengan kuat rangsang. Potensial reseptor ini akan membangkitkan potensial aksi yang bersifat gagal atau tuntas, di saraf aferen. Frekuensi potensial aksi yang terbentuk akan sebanding dengan besarnya potensial generator. Di system saraf pusat (SSP), terjadi lagi respons yang besarnya sebanding dengan kuat rangsang, berupa potensial eksitasi pascasinaps (Excitatory Postsynaptic Potential=EPSP) dan potesial inhibisi postsinaps (Inhibitory Postsynaptic Potential=IPSP) di hubungan-hubungan saraf (sinaps). Respon yang timbul di serat eferen juga berupa repons yang bersifat gagal atau tuntas.Bila potensial aksi ini sampai di efektor, terjadi lagi respons yang besarnya sebanding dengan kuat rangsang. Bila efektornya berupa otot polos, akan terjadi sumasi respons sehingga dapat mencetuskan potensial aksi di otot polos. Akan tetapi, di efektor yang berupa otot rangka, respons bertahap tersebut selalu cukup besar untuk mencetuskan potensial aksi yang mampu menghasilkan kontraksi otot. Perlu ditekankan bahwa hubungan antara neuron aferen dan eferen biasanya terdapat di system saraf pusat, dan kegiatan di lengkung reflex ini dapat dimodifikasi oleh berbagai masukan dari neuron lain yang juga bersinaps pada neuron eferen tersebut.

Lengkung reflex. Paling sederhana adalah lengkung reflex yang mempunyai satu sinaps anatara neuron aferen dan eferen. Lengkung reflex semacam itu dinamakan monosinaptik, dan reflex yang terjadi disebut reflex monosinaptik. Lengkung reflex yang mempunyai lebih dari satu interneuron antara neuron afern dan eferen dinamakan polisanptik, dan jumlah sinapsnya antara 2 sampai beberapa ratus. Pada kedua jenis lengkung reflex, terutama pada lengkung reflex polisinaptik. Kegiatan refleksnya dapat dimodifikasi oleh adanya fasilitas spasial dan temporal, oklusi, efek penggiatan bawah ambang (subliminal fringe), dan oleh berbagai efek lain. (Laurale Sherwood, 2006)

Neuron aferen secara langsung bersinaps dengan neuron motorik alfa yang mempersarafi serat-serat ekstrafusal otot yang sama, sehingga terjadi kontraksi otot itu. Refleks regang (stretch reflex) ini berfungsi sebagai mekanisme umpan balik negative untuk menahan setiap perubahan pasif panjang otot, sehingga panjang optimal dapat dipertahankan.

Contoh klasik reflex regang adalah reflex tendon patella atau knee-jerk reflex. Otot- otot ekstenson lutut adalah kuadriseps femoris, yang membentuk anterior paha dan melekat ke tibia (tulang kering) tepat di bawah lutut melalui tendon patella. Reflex regang yang terjadi menimbulkan kontraksi otot ekstensor ini, sehingga lutut mengalami ekstensi dan mengangkat tungkai bawah dengan cara yang khas. Reflex patella yang normal mengindikasikan dokter bahwa sejumlah komponen saraf dan otot-gelendong otot, masukan aferen, neuron motorik, keluaran eferen taut neuromuskulus, dan otot itu sendiri-berfungsi normal. Reflex ini juga mengindikasikan adanya keseimbangan antara masukan eksitorik dan inhibitorik ke neuron motorik dari pusat-pusat yang lebih tinggi di otak.Tujuan utama reflex regang adalah menahan kecenderungan peregangan pasif otot-otot ekstensor yang ditimbulkan oleh gaya gravitasi ketika seseorang berdiri tegak. (William F. Ganong, 2008)

Stretch dinamis dan statis Stretch Reflex. Itu refleks regangan dapat dibagi menjadi dua komponen: refleks peregangan dinamis dan reflex regangan statis. Dinamis adalah menimbulkan refleks regangan oleh menimbulkan sinyal dinamis ditularkan dari indra utama akhiran dari spindle otot, yang disebabkan oleh peregangan cepat atau unstretch. Artinya, ketika tiba-tiba otot diregangkan atau teregang, sinyal kuat ditularkan ke sumsum tulang belakang; ini seketika kuat menyebabkan refleks kontraksi (atau penurunan kontraksi) dari otot yang sama dari sinyal yang berasal. Jadi, fungsi refleks untuk menentang perubahan mendadak pada otot panjang.Refleks regangan yang dinamis berakhir dalam fraksi detik setelah otot telah menggeliat (atau awalnya) untuk panjang baru, tetapi kemudian yang lebih lemah statis refleks regangan terus untuk waktu yang lama setelahnya.Refleks ini diperoleh oleh statis terus-menerus sinyal reseptor ditularkan oleh kedua primer dan endings.The sekunder pentingnya peregangan statis refleks adalah bahwa hal itu menyebabkan tingkat kontraksi otot tetap cukup konstan, kecuali jika sistem saraf seseorang secara spesifik kehendak sebaliknya.(Guyton dan Hall, 2006)

Peregangan otoy secara tiba-tiba merangsang “muscule spindle” dan sebaliknya ini menyebabkan refleks kontraksi dari otot yang sama. Karena alasan yang jelas, refleks yang sering disebut suatu refleks regang mempunyai suatu konponen dinamik dan suatu komponen statik. Refleks regang dinamik disebabkan oleh isyarat dinamik yang kuat dari muscle spindle. Refleks regang static dibangkitkan oleh isyarat kontinu reseptor static yang dihantarkan melalui ujung primer dan sekunder muscle spindle. Refleks regang negatif, bila suatu otot tiba-tiba diperpendek, terjadi efek yang berlawanan. Refleks ini menentang pemendekan otot tersebut dengan cara yang sama seperti refleks regang positif yang menentang pemanjangan otot. (Athur C. Guyton, 2008 : 457)

Refleks cahaya pada pupil adalah refleks yang mengontrol diameter pupil, sebagai tanggapan terhadap intensitas (pencahayaan) cahaya yang jatuh pada retina mata.Refleks kornea, juga dikenal sebagai refleks berkedip, adalah tanpa sadar kelopak mata berkedip dari yang diperoleh oleh stimulasi (seperti menyentuh atau benda asing) dari kornea, atau cahaya terang, meskipun bisa akibat dari rangsangan perifer.Harus membangkitkan rangsangan baik secara langsung dan respons konsensual (tanggapan dari mata sebaliknya). Refleks mengkonsumsi pesat sebesar 0,1 detik. Pemeriksaan refleks kornea merupakan bagian dari beberapa neurologis ujian, khususnya ketika mengevaluasi koma.Kerusakan pada cabang oftalmik (V1) dari saraf kranial ke-5 hasil di absen refleks kornea ketika mata terkena dirangsang.Refleks biseps tes refleks yang mempelajari fungsi dari refleks C5 busur dan untuk mengurangi refleks C6 derajat busur.Tes ini dilakukan dengan menggunakan sebuah tendon palu untuk dengan cepat menekan tendon biceps brachii saat melewati kubiti fosa. (http://en.wikipedia.org/wiki/Reflex)

a. Refleks kulit perut
Orang coba berbaring telentang dengan kedua lengan terletak lurus di samping badan. Goreslah kulit daerah abdomen dari lateral kearah umbilicus. Respon yang terjadi berupa kontraksi otot dinding perut.

b. Refleks kornea
Sediakanlah kapas yang digulung menjadi bentuk silinder halus. Orang coba menggerakkan bola mata ke lateral yaitu dengan melihat ke salah satu sisi tanpa menggerakkan kepala. Sentuhlah dengan hati-hati sisi kontralateral kornea dengan kapas.Respon berupa kedipan mata secara cepat.

c. Refleks cahaya
Cahaya senter dijatuhkan pada pupil salah satu mata orang coba.Respons berupa konstriksi pupil holoateral dan kontralateral. Ulangi percobaan pada mata lain.

d. Refleks Periost Radialis
Lengan bawah orang coba setengah difleksikan pada sendi siku dan tangan sedikit dipronasikan.Ketuklah periosteum pada ujung distal os radii.Respons berupa fleksi lengan bawah pada siku dan supinasi tangan.

e. Refleks Periost Ulnaris
Lengan bawah orang coba setengah difleksikan pada sendi siku dan tangan antara pronasi dan supinasi.Ketuklah pada periost prosessus stiloideus.Respons berupa pronasi tangan.

f. Stretch Reflex (Muscle Spindle Reflex=Myotatic Reflex)

1) Knee Pess Reflex (KPR)
Orang coba duduk pada tempat yang agak tinggi sehingga kedua tungkai akan tergantung bebas atau orang coba berbaring terlentang dengan fleksi tungkai pada sendi lutut. Ketuklah tendo patella dengan Hammer sehingga terjadi ekstensi tungkai disertai kontraksi otot kuadrisips.

2) Achilles Pess Reflex (ACR)
Tungkai difleksikan pada sendi lutut dan kaki didorsofleksikan.Ketuklah pada tendo Achilles, sehingga terjadi plantar fleksi dari kaki dan kontraksi otot gastronemius.

3) Refleks biseps
Lengan orang coba setengah difleksikan pada sendi siku. Ketuklah pada tendo otot biseps yang akan menyebabkan fleksi lengan pada siku dan tampak kontraksi otot biseps.

4) Refleks triseps
Lengan bawah difleksikan pada sendi siku dan sedikit dipronasikan. Ketuklah pada tendo otot triseps 5 cm di atas siku akan menyebabkan ekstensi lengan dan kontraksi otot triseps.

5) Withdrawl Reflex
Lengan orang coba diletakkan di atas meja dalam keadaa ekstensi.Tunggulah pada saat orang coba tidak melihat saudara, tusuklah dengan hati-hati dan cepat kulit lengan dengan jarum suntik steril, sehalus mungkin agar tidak melukai orang coba.Respons berupa fleksi lengan tersebut menjauhi stimulus.

Yang Perlu Diperhatikan:
1. Relaksasi sempurna: orang coba harus relaks dengan posisi seenaknya. Bagian (anggota gerak) yang akan diperiksa harus terletak sepasif mungkin (lemas) tanpa ada usaha orang coba untuk mempertahankan posisinya.
2. Harus ada ketegangan optimal dari otot yang akan diperiksa. Ini dapat dicapai bila posisi dan letak anggota gerak orang coba diatur dengan baik.
3. Pemeriksa mengetukkan Hammer dengan gerakan fleksi pada sendi tangan dengan kekuatan yang sama, yang dapat menimbulkan regangan yang cukup.

Refleks fisiologis
1.Pada pemeriksaan refleks kulit perut orang coba tidak mengalami reaksi,ketika daerah abdomen di gores. Hal ini disebabkan adanya kelainan pada daerah abdomen.Kulit di daerah abdomen dari lateral ke arah umbilikus digores dan respon yang terjadi berupa kontraksi otot dinding perut. Namun pada orang lanjut usia dan sering hamil, tidak terjadi lagi kontraksi otot dinding perut karena tonus otot perutnya sudah kendor.

2. Pada refleks kornea atau refleks mengedip, orang coba menggerakkan bola mata ke lateral yaitu dengan melihat salah satu sisi tanpa menggerakkan kepala. Kemudian sisi kontralateral kornea orang coba disentuh dengan kapas yang telah digulung membentuk silinder halus.Respon berupa kedipan mata secara cepat.Sentuhan pada sisi kornea dengan kapa yang berbentuk silinder halus akan mengakibatkan kontraksi secara spontan pada bola. Hal ini disebabkan mata termasuk organ tubuh yang sangat sensitif terhadap benda-benda asing

3. Pada percobaan tentang refleks cahaya akan dilihat bagaimana respon pupil mata ketika cahaya senter dijatuhkan pada pupil. Ternyata repon yang terjadi berupa kontriksi pupil homolateral dan kontralateral. Jalannya impuls cahaya sampai terjadi kontriksi pupil adalah berasal dari pupil kemudian stimulus diterima oleh N.Opticus, lalu masuk ke mesencephalon, dan kemudian melanjutkan ke N .Oculomotoris dan sampai ke spingter pupil.Refleks cahay ini juga disebut refleks pupil.Pada percobaan refleks cahaya, pupil mata mengalami pengecilan.Cahaya yang berlebihan yang masuk kedalam mata membuat pupil mata menjadi kecil.

4. Pada percobaan refleks periost radialis, lengan bawah orang coba difleksikan pada sendi tangan dan sedikit dipronasikan kemudian dilakukan pengetukan periosteum pada ujung distal os radii.Pada percobaan refleks periost radialis terjadi gerakan fleksi.Hal ini menandakan tangan orang coba normal karena respons ketika diketuk. Jalannya impuls pada refleks periost radialis yaitu dari processus styloideus radialis masuk ke n. radialis kemudian melanjutkan ke N. cranialis 6 sampai Thoracalis 1 lalu masuk ke n. ulnaris lalu akan menggerakkan m. fleksor ulnaris. Respon yang terjadi berupa fleksi lengan bawah pada siku dan supinasi tangan.

5. Pada percobaan refleks perost ulnaris terjadi supunasi dan ini menundakan bahwa tangan orang coba normal. Pada percobaan refleks stretuch pada kpr terjadi ekstensi yang disertai kontraksi otot kuadriseps, APR terjadi plantar fleksi dan kontraksi otot gastroknimius, untuk biseps terjadi fleksi lengan dan kontraksi otot biseps dan refleks triseps dan withdrawl refleks mengalami fleksi dan ekstensi pada lengan.Respon dari refleks periost ulnaris berupa pronasi tangan. Jalannya impuls saraf berasal dari processus styloideus radialis masuk ke n. radialis kemudian melanjutkan ke N. cranialis 5-6 lalu masuk ke n. radialis lalu akan menggerakkan m. brachioradialis.

Bila suatu otot rangka dengan persarafan yang utuh diregangkan akan timbul kontraksi. Respon ini disebut refleks regang. Rangsangannya adalah regangan pada otot, dan responnya berupa kontraksi otot yang diregangkan.Reseptornya adalah kumparan otot (muscel spindle).Yang termasuk muscle spindle reflex (stretcj reflex) yaitu Knee Pess Reflex (KPR), Achilles Pess Reflex (APR), Refleks Biseps, Refleks Triceps, dan Withdrawl refleks.Pada Knee Pess Reflex (KPR), tendo patella diketuk dengan palu dan respon yang terjadi berupa ekstensi tungkai disertai kontraksi otot kuadriseps. Pada Achilles Pess Refleks (APR), tungkai difleksikan pada sendi lutu dan kaki didorsofleksikan.Respon yang terjadi ketika tendo Achilles diketuk berupa fleksi dari kaki dan kontraksi otot gastroknemius.Ketika dilakukan ketukan pada tendo otot biseps terjadi respon berupa fleksi lengan pada siku dan supinasi.Sedangkan jika tendo otot triseps diketuk, maka respon yang terjadi berupa ekstensi lengan dan supinasi.Untuk mengetahui fungsi nervus, dapat dilakukan beberapa pemeriksaan, misalnya untuk memeriksa nervus IX (nervus glossopharingeus) dapat dilihat pada saat spatula dimasukkan ke dalam mulut, maka akan timbul refleks muntah, sedangkan nervus XII dapat dilakukan pemeriksaan pada lidah, dan beberapa nervus dapat diperiksa dengan malihat gerakan bola mata. Nervus penggerak mata antara nervus IV, abduscens, dan oculomotoris.Nervus XI (nervus accesoris) dapat diuji dengan menekan pundak orang coba, jika ada pertahanan, artinya normal.Respon motorik kasar melibatkan seluruh koordinasi sistem saraf.Respon ini dapat dilihat saat orang diminta menunjuk anggota secara bergantian. Orang normal akan menunjuk dengan tepat, sebaliknya orang yang koordinasi sistem sarafnya tidak normal maka dia tidak akan menunjuk dengan tepat.

.

Daftar Pustaka
- Ganong, William F. 2008. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran.Jakarta : EGC
- Guyton, Athur C. 2008. Fisiologi Manusia dan Mekanisme Penyakit (Human Physiology and Mechanisms of Disease).Jakarta : EGC
- Guyton dan Hall.2006.Text Book of Medical Phisiology.Jakarta : EGC
- Pearce,Evelyn.2009. Anatomi dan Fisiologi untuk Paramedis. Jakarta : PT. Gtamedia Pustaka Utama
- Sherwood,Lauralee.2006.Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem.Jakarta :EGC

 

FISIOLOGI TERMOREGULASI

 SUHU INTI DAN SUHU KULIT

Suhu jaringan bagian dalam tubuh (suhu inti atau core temperature) hampir selalu konstan, berfluktuasi sepanjang hari dalam rentang sempit, hanya sekitar ± 1°F (± 0,6°C) kecuali dalam keadaan demam. Manusia dapat terpapar pada suhu serendah 55°F atau setinggi 130°F dengan tetap mempertahankan suhu inti mendekati kon­stan. Mekanisme yang mengendalikan suhu tubuh me­nunjukkan suatu sistem pengaturan yang amat baik.

Berbeda dengan suhu inti, suhu kulit naik-turun dipengaruhi suhu lingkungan. Hal ini penting karena salah satu fungsi kulit adalah melepaskan panas ke lingkungan.

SUHU TUBUH NORMAL

Tidak ada nilai tunggal suhu yang dapat dianggap sebagai satu-satunya nilai suhu normal, karena pengukuran pa­da banyak orang normal memperlihatkan berbagai variasi suhu pada berbagai keadaan dan aktivitas sepanjang hari, seperti yang dilukiskan dalam Gambar 1, mulai kurang dari 97°F (36°C) sampai lebih dari 99°F (37,5°C). Suhu normal rata-rata secara umum adalah antara 98,0° F sampai 98,6° F (36,7°C sampai 37°C) bila diukur per oral, dan kira-kira 1°F atau 0,6°C lebih tinggi bila diukur per rektal.

Suhu tubuh sedikit bervariasi pada kerja fisik dan pada suhu lingkungan yang ekstrem, karena mekanis­me pengaturan suhu tidak 100 persen tepat. Bila dibentuk panas yang berlebihan di dalam tubuh kare­na kerja fisik yang melelahkan, suhu rektal akan me­ningkat sampai setinggi 101°F-104°F. Sebalik­nya, ketika tubuh terpapar dengan suhu yang dingin, suhu rektal dapat turun sampai di bawah nilai 96°F.

KESEIMBANGAN PRODUKSI PANAS DAN KEHILANGAN PANAS

Bila laju pembentukan panas dalam tubuh lebih besar daripada laju hilangnya panas, timbul kelebihan panas dalam tubuh dan suhu tubuh meningkat. Seba­liknya, bila kehilangan panas lebih besar, suhu tubuh menurun. Keseimbangan antara produksi panas dan hilangnya panas serta me­kanisme yang mengatur masing-masing proses ter­sebut dijelaskan pada bagian berikut.

Produksi Panas

Produksi panas adalah produk tambahan metabo­lisme. Faktor-faktor yang menentukan laju produksi panas (laju metabolisme tubuh) meliputi:

(1)    laju metabolisme basal dari semua sel tubuh;

(2)    laju cadangan metabolisme yang disebabkan oleh aktivitas otot, ter­masuk kontraksi otot yang disebabkan oleh menggi­gil;

(3)    metabolisme tambahan yang disebabkan oleh pengaruh tiroksin (dan sebagian kecil hormon lain, seperti hormon pertumbuhan dan testosteron) ter­hadap sel;

(4)    metabolisme tambahan yang disebab­kan oleh efek epinefrin, norepinefrin, dan perang­sangan simpatis terhadap sel;

(5)    metabolisme tambahan yang disebabkan oleh meningkatnya akti­vitas kimiawi di dalam sel sendiri, terutama bila tem­peratur sel meningkat.

Kehilangan Panas

Sebagian besar produksi panas di dalam tubuh di­hasilkan oleh proses metabolisme pada organ dalam, terutama dalam hati, otak, jantung, dan otot rangka selama kerja. Kemudian panas ini dihantarkan dari organ dan jaringan yang lebih dalam ke kulit, di mana panas hilang ke udara dan lingkungan se­kitar. Oleh karena itu, laju hilangnya panas diten­tukan hampir seluruhnya oleh dua faktor:

(1)    seberapa cepat panas dapat dikonduksi dari tempat panas dihasilkan dalam inti tubuh ke kulit

(2)    se­berapa cepat panas kemudian dapat dihantarkan dari kulit ke sekitarnya. Marilah kita mulai dengan mendiskusikan sistim insulator yang menyekat inti dari permukaan kulit.

 

Sistem Penyekat Tubuh

Kulit, jaringan subkutan, dan terutama lemak dari jaringan subkutan merupakan suatu penyekat panas dari tubuh. Lemak me­nyalurkan panas hanya sepertiga kecepatan jaringan lain. Bila tidak ada darah yang mengalir dari organ internal yang panas ke kulit, daya penyekat yang dimiliki oleh tubuh laki-laki normal kira-kira sebanding dengan tiga perempat kali daya penyekat pakaian biasa. Pada perempuan, penyekatan ini masih lebih baik.

Aliran Darah ke Kulit dari Inti Tubuh Menyediakan Pemindahan Panas

Pembuluh darah menembus jaringan penyekat subkutan dan dengan segera menyebar sebanyak-ba­nyaknya di bawah kulit. Yang penting terutama ada­lah pleksus venosus yang disuplai oleh aliran darah dari kapiler kulit, ditunjukkan dalam Gambar 2. Pada area tubuh yang paling banyak terpapar —ta­ngan, kaki, dan telinga— darah juga disuplai langsung ke pleksus arteri kecil melalui anastomosis arterio­venosa yang sangat berotot.

Kecepatan aliran darah ke dalam pleksus venosa bervariasi dari sedikit di atas 0% sampai setinggi 30 persen dari total curah jantung. Kecepat­an aliran darah yang tinggi menyebabkan konduksi panas yang disalurkan dari inti tubuh ke kulit sangat efisien, sedangkan reduksi kecepatan aliran darah menurunkan efisiensi konduksi panas dari inti tubuh. Gambar 3 memperlihatkan secara kuantitatif efek aliran darah kulit pada konduksi panas dari inti tubuh ke permukaan kulit, menggambarkan peningkatan konduksi panas hampir delapan kali lipat antara kea­daan vasokonstriksi penuh dan keadaan vasodilatasi penuh.

Oleh karena itu, kulit merupakan sistem pengatur "radiator panas" yang efektif, dan aliran darah ke kulit adalah mekanisme penyebaran panas yang pa­ling efektif dari inti tubuh ke kulit.

PENGATURAN KONDUKSI PANAS KE KULIT OLEH SISTEM SARAF SIMPATIS

Konduksi panas ke kulit oleh darah diatur oleh tingkat vasokonstriksi arteriol dan anastomosis arteriovenosa yang mensu­plai darah ke pleksus venosa kulit. Selanjutnya vasokonstriksi ini hampir seluruhnya dikontrol oleh sis­tem saraf simpatis dalam memberikan respons terha­dap perubahan suhu inti tubuh dan perubahan suhu lingkungan. Hal ini akan dibicarakan kemudian pada bab ini yang berhubungan dengan pengaturan suhu tubuh oleh hipotalamus.

Fisika Dasar Bagaimana Panas Hilang dari Permukaan Kulit

Berbagai cara panas hilang dari kulit ke lingkung­an ditunjukkan pada Gambar 4. Cara tersebut me­liputi radiasi, konduksi, dan evaporasi dan dapat dijelaskan berikut ini:

1)      Radiasi

Kehilangan panas melalui radiasi berarti kehi­langan dalam bentuk gelombang panas infra merah, suatu jenis gelombang elektromagnetik. Sebagian be­sar gelombang panas infra merah yang memancar da­ri tubuh memiliki panjang gelombang 5 sampai 20 mikrometer, 10 sampai 30 kali panjang gelombang cahaya. Semua benda yang tidak pada suhu nol ab­solut memancarkan panas seperti gelombang tersebut. Tubuh manusia menyebarkan gelombang panas ke segala penjuru. Gelombang panas juga dipancarkan dari dinding dan benda-benda lain ke tubuh. Bila suhu tubuh lebih tinggi dari suhu lingkungan, kuantitas panas yang lebih besar dipancarkan keluar dari tubuh ke lingkungan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, orang yang telanjang pada suhu kamar yang normal kehilangan panas kira-kira 60 persen dari ke­hilangan panas total melalui radiasi.

2)      Konduksi

Seperti yang ditunjukkan pada Gam­bar 4, hanya sejumlah kecil panas yang biasanya hilang dari tubuh melalui konduksi langsung dari per­mukaan tubuh ke benda-benda  lain, seperti kursi atau tempat tidur. Sebaliknya, kehilangan panas melalui konduksi ke udara memang mencerminkan bagian kehilangan panas tubuh yang cukup besar (kira-kira 15 persen) walaupun dalam keadaan normal. Diingatkan kembali bahwa panas adalah energi kinetik dari gerakan molekul, dan molekul-molekul yang menyu­sun kulit tubuh terus-menerus mengalami gerakan vi­brasi. Sebagian besar energi dari gerakan ini dapat dipindahkan ke udara bila suhu udara lebih dingin dari kulit, sehingga meningkatkan kecepatan gerakan molekul-molekul udara. Sekali suhu udara yang berlekatan dengan kulit menjadi sama dengan suhu kulit, tidak terjadi lagi kehilangan panas dari tubuh ke udara. Oleh karena itu, konduksi panas dari tubuh ke udara mempunyai keterbatasan kecuali bila udara yang dipanaskan bergerak dari kulit sehingga udara baru secara terus menerus bersentuhan dengan kulit, fenomena ini disebut konveksi udara.

3)      Konveksi

Pemindahan panas dari tubuh melalui konveksi udara secara umum disebut kehilangan panas melalui konveksi. Sebenarnya, panas pertama-tama harus di-konduksi ke udara  kemudian dibawa melalui aliran konveksi.

Sejumlah kecil konveksi hampir selalu terjadi di sekitar tubuh akibat kecenderungan udara di sekitar kulit untuk bergerak naik sewaktu menjadi panas. Oleh karena itu, orang telanjang yang duduk di ruangan yang nya­man tanpa gerakan udara yang besar masih tetap ke­hilangan sekitar 15 persen dari panas tubuhnya melalui konduksi ke udara kemudian oleh konveksi udara menjauhi tubuhnya.

Efek Pendinginan oleh Angin

Bila tubuh ter­papar angin, lapisan udara yang berbatasan dengan kulit digantikan terus menerus oleh udara baru jauh lebih cepat dari keadaan normal, dan kehilangan panas mela­lui konveksi meningkat. Efek pendinginan oleh angin pada kecepatan rendah mendekati akar kuadrat kece­patan angin. Misalnya, angin dengan kecepatan 4 km/jam memiliki efektivitas pendinginan kira-kira dua kali dari angin dengan kecepatan 1km/jam.

Konduksi dan Konveksi Panas pada Paparan Air

Air memiliki kemampuan menyerap panas beberapa ribu kali lebih besar daripada udara, sehingga setiap unit bagian air yang berdekatan ke kulit dapat mengabsorbsi jumlah kuantitas panas yang lebih besar daripada udara. Juga, konduktivitas air terhadap panas terlihat sangat berbeda dengan konduktivitas udara. Oleh karena itu, kecepatan kehilangan panas ke air pada suhu yang cukup rendah jauh lebih besar daripada kecepatan kehilangan panas ke udara pada suhu yang sama. Saat air dan udara sangat di­ngin, kecepatan kehilangan panas ke udara menjadi hampir sama besar dengan air, karena air dan udara pada dasarnya mampu membawa semua panas yang dapat berdifusi melalui penyekat subkutan kulit.

4)      Evaporasi

Bila air berevaporasi dari permukaan tubuh, panas sebesar 0,58 Kalori (kilokalori) hilang untuk setiap satu gram air yang mengalami evaporasi. Bahkan bila seseorang tidak berkeringat sekalipun, air masih berevaporasi secara tidak kelihatan dari kulit dan paru-paru dengan kecepatan sekitar 450 sampai 600 ml/hari. Hal ini menyebabkan kehilangan panas terus menerus dengan kecepatan 12 sampai 16 Kalori per jam. Evaporasi air melalui kulit dan paru-paru yang tidak kelihatan ini tidak dapat dikendalikaan untuk tujuan pengaturan suhu karena evaporasi tersebut di­hasilkan dari difusi molekul air terus menerus melalui permukaan kulit dan permukaan sistem pernapasan. Akan tetapi, kehilangan panas melalui evaporasi keringat dapat diatur dengan pengaturan kecepatan berkeringat, yang akan dibicarakan kemudian pada modul ini.

Evaporasi merupakan mekanisme pendinginan yang penting pada suhu udara sangat tinggi. Selama suhu kulit lebih tinggi dari suhu lingkungan, panas dapat hilang melalui radiasi dan konduksi. Te­tapi ketika suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu kulit, tubuh memperoleh panas melalui radiasi dan konduksi. Dalam keadaan seperti ini, satu-satunya cara tubuh melepaskan panas adalah dengan evapo­rasi. Oleh sebab itu, setiap faktor yang mencegah evaporasi yang adekuat ketika suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu kulit akan menyebabkan peningkatan suhu tubuh. Hal ini kadang terjadi pada manusia yang dilahirkan dengan kelainan kelenjar keringat. Orang ini dapat tahan terhadap suhu dingin seperti halnya orang normal, tetapi mereka hampir mati akibat se­rangan panas pada daerah tropis, karena tanpa sistem pendinginan evaporatif, orang ini tidak dapat men­cegah peningkatan suhu tubuh ketika suhu udara lebih tinggi dari suhu tubuh.

EFEK PAKAIAN PADA KEHILANGAN PANAS

Pakaian mengurung udara di antara kulit dan rajutan pakaian yang mengakibatkan kecepatan kehilangan pa­nas tubuh melalui konduksi dan konveksi sangat dite­kan. Pakaian dengan bahan biasa menurunkan kecepatan kehilangan panas kira-kira setengah dari tubuh yang telanjang, sedangkan pakaian kutub dapat me­nurunkan kecepatan kehilangan panas paling sedikit sampai seperenam kali.

Sekitar setengah dari panas yang dipindahkan dari kulit ke pakaian dipancarkan melalui radiasi ke pa­kaian dan bukan dipancarkan melalui konduksi mele­wati ruang kecil. Oleh sebab itu, melapisi bagian dalam pakaian dengan lapisan emas tipis, yang me­mantulkan panas kembali ke tubuh, membuat perang­kat penyekat pakaian tersebut jauh lebih efektif daripada bila tidak dilapisi. Dengan menggunakan teknik ini, pakaian yang digunakan di kutub dapat dikurangi beratnya sampai setengahnya.

Efektivitas pakaian dalam mempertahankan suhu tubuh hampir hilang semuanya bila pakaian menjadi basah karena konduktivitas air yang tinggi meningkatkan kecepatan pemindahan panas sebesar 20 kali lipat atau lebih. Oleh karena itu, salah satu faktor terpenting untuk melindungi tubuh terhadap udara dingin di kutub adalah menjaga dengan sangat hati-hati agar pakaian tidak basah. Tentu saja, se­seorang harus berhati-hati untuk tidak menjadi kepanasan walaupun untuk sementara waktu, karena dengan berkeringat di dalam pakaian akan membuat pakaian tersebut kurang efektif sebagai penyekat.

Berkeringat dan Pengaturannya oleh Sistem Saraf Otonom

Rangsangan pada area preoptik di bagian anterior hipotalamus baik secara elektrik atau oleh panas yang berlebihan akan menyebabkan berkeringat. Impuls da­ri area yang menyebabkan berkeringat ini dipindahkan melalui jaras otonom ke medula spinalis dan kemudian melalui jaras simpatis ke kulit di seluruh tubuh.

Diingatkan kembali dari pembahasan tentang sis­tem saraf otonom bahwa kelenjar keringat dipersarafi oleh serabut-serabut saraf kolinergik (serabut yang mensekresikan asetilkolin). Kelenjar ini dapat juga dirangsang oleh epinefrin atau norepi­nefrin yang bersirkulasi dalam darah, walaupun ke­lenjar itu sendiri tidak memiliki persarafan adre­nergik. Hal ini penting selama kerja fisik, saat hor­mon disekresikan oleh medula adrenal dan tubuh perlu melepaskan panas yang berlebihan yang diha­silkan oleh otot yang aktif.

MEKANISME SEKRESI KERINGAT.

Dalam Gambar 5, kelenjar keringat diperlihatkan berbentuk tubular yang terdiri dari dua bagian: (1) bagian ber­gelung di subdermis dalam yang mensekresi keringat, dan (2) bagian duktus yang berjalan keluar melalui dermis dan epidermis kulit. Seperti juga pada kelenjar lainnya, bagian sekretorik kelenjar keringat mensek­resi cairan yang disebut sekret primer atau sekret prekursor; kemudian konsentrasi zat-zat dalam cairan tersebut dimodifikasi sewaktu cairan itu mengalir me­lalui duktus.

Sekret prekusor keringat adalah hasil sekresi aktif dari sel-sel epitel yang terletak pada bagian gulungan dari kelenjar keringat. Serat saraf simpatis kolinergik berakhir pada atau dekat sel-sel kelenjar yang mengelu­arkan sekret tersebut.

Komposisi sekret prekusor mirip dengan yang ter­dapat pada plasma namun tidak mengandung protein plasma. Konsentrasi natrium sekitar 142 mEq/liter dan klorida sekitar 104 mEq/liter, dengan konsentrasi zat terlarut lain yang lebih kecil dalam plasma. Se­waktu larutan prekusor ini mengalir melalui bagian duktus dari kelenjar, larutan ini mengalami modifi­kasi melalui reabsorpsi sebagian besar ion natrium dan klorida. Tingkat reabsorpsi ini  bergantung pada kecepatan berkeringat sebagai berikut

Apabila kelenjar keringat hanya dirangsang sedi­kit, cairan prekusor mengalir melalui duktus dengan lambat. Dalam hal ini, pada dasarnya hampir semua ion natrium dan klorida direabsorbsi, dan konsentrasi masing-masing ion ini turun menjadi 5 mEq/liter. Hal ini mengurangi tekanan osmotik cairan keringat ter­sebut sangat rendah sehingga sebagian besar cairan kemudian juga direabsorbsi, yang memekatkan seba­gian besar kandungan unsur lainnya. Oleh karena itu, pada kecepatan berkeringat yang rendah, kandungan unsur seperti urea, asam laktat, dan ion kalium biasa­nya konsentrasinya sangat tinggi.

Sebaliknya, ketika kelenjar keringat dirangsang dengan kuat oleh sistem saraf simpatis, sekret pre­kusor dibentuk dalam jumlah yang banyak, dan duk­tus kini hanya mereabsorbsi natrium klorida sedikit lebih dari setengahnya; konsentrasi ion-ion natrium dan klorida kemudian biasanya meningkat (pada orang yang tidak dapat menyesuaikan diri ,dengan iklim) sampai tingkat maksimum sekitar 50 sampai 60 mEq/liter, sedikit lebih rendah dari setengah konsentrasi dalam plasma. Lebih lanjut lagi, keringat me­ngalir melalui tubulus kelenjar begitu cepatnya se­hingga hanya sedikit air yang direabsorbsi. Oleh ka­rena itu, konsentrasi unsur terlarut lainnya dari keri­ngat hanya sedikit meningkat: urea menjadi sekitar dua kali dari plasma, asam laktat sekitar 4 kali, dan kalium sekitar 1,2 kali.

Perhatikan terutama besarnya kehilangan natrium klorida dalam keringat bila orang tidak dapat me­nyesuaikan diri dengan iklim. Hal ini cukup berbeda bila orang telah terbiasa dengan panas, seperti berikut ini.

AKLIMATISASI MEKANISME BERKERINGAT — PERANAN ALDOSTERON

Walaupun seseorang yang normal dan tidak dapat menyesuaikan diri de­ngan iklim kadang dapat membentuk keringat lebih dari 1 liter per jam, ketika terpapar pada cuaca panas selama 1 sampai 6 minggu, orang tersebut akan seca­ra perlahan-lahan berkeringat lebih banyak, seringkali meningkatkan sekresi maksimal keringat 2 sampai 3 liter/jam. Evaporasi keringat yang lebih banyak ini dapat memindahkan panas dari tubuh dengan kece­patan lebih dari 10 kali kecepatan pembentukan pa­nas basal normal. Peningkatan efektivitas mekanisme berkeringat ini disebabkan oleh peningkatan langsung pada kemampuan kelenjar keringat itu sendiri.

Kepentingan aklimatisasi ada­lah penurunan konsentrasi natrium klorida dalam keringat yang memungkinkan konservasi garam yang lebih baik secara perlahan-lahan. Seba­gian besar efek ini disebabkan oleh peningkatan sek­resi aldosteron, yang selanjutnya dihasilkan dari penurunan kadar natrium klorida dalam cairan ekstrase­lular dan plasma. Orang yang tidak dapat menye­suaikan diri dengan iklim, yang banyak berkeringat sering kehilangan garam sebesar 15 sampai 30 gram setiap hari untuk beberapa hari pertama. Setelah 4 sampai 6 minggu menyesuaikan diri, kehilangan ga­ram biasanya turun menjadi 3 sampai 5 gram/hari.

Kehilangan Panas melalui Terengah-engah

Banyak hewan tingkat rendah memiliki sedikit kemampuan untuk menghilangkan panas dari per­mukaan tubuhnya karena dua alasan: (1) permukaan tubuh biasanya ditutupi oleh bulu dan (2) kulit dari sebagian besar hewan tingkat rendah tidak disuplai dengan kelenjar keringat, yang mencegah sebagian besar hilangnya panas melalui evaporasi dari kulit. Suatu mekanisme pengganti, mekanisme terengah-­engah, digunakan oleh banyak hewan tingkat ren­dah sebagai alat untuk menghilangkan panas.

Fenomena terengah-engah "dihidupkan" oleh pusat pengatur suhu di otak. Yaitu, bila darah men­jadi terlalu panas, hipotalamus menimbulkan sinyal neurogenik untuk menurunkan temperaiur tubuh. Satu dari sinyal ini menimbulkan terengah-engah. Proses terengah-engah yang sebenarnya diatur oleh pusat terengah-engah yang berhubungan dekat de­ngan pusat pernapasan pneumotaksik di dalam pons.

Bila seekor hewan terengah-engah, hewan ter­sebut bernapas masuk dan keluar dengan cepat, se­hingga jumlah besar udara yang baru dari luar ber­kontak dengan bagian atas susunan pernapasan; proses ini akan mendinginkan darah di dalam mu­kosa sebagai akibat evaporasi air dari permukaan mukosa, terutama evaporasi saliva dari lidah. Na­mun terengah-engah tidak meningkatkan ventilasi alveolar lebih dari yang dibutuhkan untuk kontrol gas darah yang tepat karena setiap pernapasan sa­ngat dangkal; oleh karena itu, sebagian besar udara yang masuk ke alveoli adalah udara ruang mati.

PENGATURAN SUHU TUBUH — PERANAN HIPOTALAMUS

Gambar 6 menggambarkan perkiraan tentang apa yang terjadi pada suhu tubuh orang telanjang setelah beberapa jam terpapar terhadap udara kering berkisar dari 30° sampai 160°F. Gambaran yang tepat dari kurva ini tergantung pada gerakan udara, jumlah kelembaban dalam udara dan bahkan sifat alam di sekitarnya. Pada umumnya tubuh yang telanjang pada udara kering bersuhu antara 55° dan 130°F mampu mempertahankan suhu inti tubuh normal antara 97° dan 100° F.

Suhu tubuh diatur hampir seluruhnya oleh mekanisme persarafan umpan balik, dan hampir semua mekanisme ini terjadi melalui pusat pengaturan suhu yang terletak pada hipotalamus. Agar mekanisme umpan balik ini dapat berlangsung, harus juga ter­sedia pendetektor suhu untuk menentukan kapan suhu tubuh menjadi sangat panas atau sangat dingin.

Deteksi Termostatik Suhu pada Hipotalamus — Peranan Hipotalamus Anterior-Area Preoptik

Telah dilakukan percobaan pemanasan dan pen­dinginan pada suatu area kecil di otak dengan meng­gunakan alat yang disebut thermode. Alat kecil se­perti jarum ini dipanaskan dengan alat elektrik atau dialirkan air panas atau didinginkan dengan air di­ngin. Area utama dalam otak di mana panas yang di­hasilkan oleh thermode mempengaruhi pengaturan suhu tubuh terdiri dari nukleus preoptik dan nukleus hipotalamik anterior hipotalamus.

Dengan menggunakan thermode, area preoptik ­hipotalamus anterior diketahui mengandung sejumlah besar neuron yang sensitif terhadap panas yang jum­lahnya kira-kira sepertiga neuron yang sensitif terha­dap dingin. Neuron-neuron ini diyakini berfungsi se­bagai sensor suhu untuk mengontrol suhu tubuh.

Neuron-neuron yang sensitif terhadap panas ini me­ningkatkan kecepatan kerjanya sesuai dengan pening­katan suhu, kecepatannya dapat meningkat 2 sam­pai 10 kali lipat pada kenaikan suhu tubuh sebesar 10°C. Neuron yang sensitif terhadap dingin, sebalik­nya, meningkatkan kecepatan kerjanya saat suhu tubuh turun.

Apabila area preoptik dipanaskan, kulit di seluruh tubuh dengan segera mengeluarkan banyak keringat, sementara pada waktu yang sama pembuluh darah kulit di seluruh tubuh menjadi sangat berdilatasi. Jadi, hal ini merupakan reaksi yang cepat untuk menye­babkan tubuh kehilangan panas, dengan demikian membantu mengembalikan suhu tubuh kembali normal. Di samping itu, pembentukan panas tubuh yang berlebihan dihambat. Oleh karena itu, jelas bahwa area preoptik dari hipotalamus memiliki kemampuan untuk berfungsi sebagai termostatik pusat kontrol suhu tubuh.

Deteksi Suhu dengan Reseptor pada kulit dan Jaringan Dalam Tubuh

Walaupun sinyal yang ditimbulkan oleh reseptor suhu dari hipotalamus sangat kuat dalam mengatur suhu tubuh, reseptor suhu pada bagian lain dari tubuh juga mempunyai peranan penting dalam pengaturan suhu. Hal ini terjadi pada reseptor suhu di kulit dan beberapa jaringan khusus dalam tubuh.

Diingatkan kembali dari pembicaraan mengenai reseptor sensoris, bahwa kulit dibantu oleh reseptor dingin dan panas. Reseptor dingin ter­dapat jauh lebih banyak daripada reseptor panas; tepatnya, terdapat 10 kali lebih banyak di seluruh kulit. Oleh karena itu, deteksi suhu oleh reseptor perifer ini lebih peka terhadap suhu sejuk dan dingin daripada suhu hangat.

Apabila seluruh kulit tubuh menggigil, terjadi pe­ngaruh refleks yang segera dibangkitkan untuk me­ningkatkan suhu tubuh melalui beberapa cara, sebagai berikut:

(1)   memberikan rangsangan kuat sehingga menye­babkan menggigil, dengan akibat meningkatnya kece­patan pembentukan panas tubuh;

(2)   meng­hambat proses berkeringat bila hal ini harus terjadi

(3)   meningkatkan vasokonstriksi kulit un­tuk menghilangkan pemindahan panas tubuh ke kulit

Reseptor suhu tubuh bagian dalam juga ditemu­kan pada bagian tertentu dari tubuh, terutama di me­dula spinalis, organ dalam abdomen, dan di sekitar vena-vena besar. Reseptor dalam ini berbeda fungsinya dengan reseptor kulit, karena reseptor tersebut lebih banyak terpapar dengan suhu inti tubuh daripada suhu permukaan tubuh. Namun, seperti halnya reseptor suhu kulit, reseptor tersebut lebih ba­nyak mendeteksi dingin daripada hangat. Adalah suatu kemungkinan bahwa baik reseptor kulit maupun reseptor tubuh bagian dalam berperan mencegah hipotermia, yaitu mencegah suhu tubuh yang rendah.

Hipotalamus Posterior Menjumlahkan Sinyal Sensoris Temperatur Pusat dan Perifer

Walaupun banyak sinyal sensoris temperatur ber­asal dari reseptor perifer, sinyal ini membantu penga­turan suhu tubuh terutama melalui hipotalamus. Area pada hipotalamus yang dirangsang oleh sinyal senso­ris ini adalah suatu area yang terletak secara bilateral dalam hipotalamus posterior kira-kira setinggi korpus mamilaris. Sinyal sensoris temperatur dari hipotala­mus anterior-area preoptik juga dipindahkan ke da­lam area hipotalamus posterior ini. Di sini sinyal dari area preoptik dan sinyal dari perifer tubuh digabung untuk mengatur reaksi pembentukan panas atau reak­si penyimpanan panas tubuh.

Mekanisme Efektor Neural Yang Menurunkan atau Meningkatkan Temperatur Tubuh

Sewaktu pusat temperatur hipotalamus mendetek­si bahwa temperatur tubuh terlalu panas atau terlalu dingin, pusat akan memberikan prosedur penurunan atau peningkatan temperatur yang sesuai. Mahasiswa lebih banyak mengetahui hal ini dari pengalaman pri­badi, tetapi gambaran khususnya adalah sebagai berikut.

Mekanisme Penurunan Temperatur Bila Tubuh Terlalu Panas

Sistem pengatur temperatur menggunakan tiga mekanisme penting untuk menurunkan panas tubuh ketika temperatur menjadi sangat tinggi:

1.     Vasodilatasi. Pada hampir semua area tubuh, pembuluh darah kulit berdilatasi dengan kuat. Hal ini disebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior yang me­nyebabkan vasokonstriksi. Vasodilatasi penuh akan meningkatkan kecepatan pemindahan panas ke kulit sebanyak delapan kali lipat.

2.     Berkeringat. Efek dari peningkatan temperatur yang menyebabkan berkeringat digambarkan oleh garis kurva utuh pada Gambar 73-7, yang memperlihatkan peningkatan kecepatan kehilangan panas melaui evaporasi yang dihasilkan dari berkeringat ketika temperatur inti tubuh meningkat di atas temperatur kritis 370C (98,60F). Peningkatan tempertaur tubuh 10C menyebabkan keringat yang cukup banyak untuk membuang 10 kali lebih besar kecepatan metabolisme basal dari pembentukan panas tubuh

3.     Penurunan pembentukan panas. Mekanisme yang menyebabkan pembentukan panas yang berlebihan, seperti menggigil dan termogenesis kimia dihambat dengan kuat.

 Mekanisme Peningkatan Tenmperatur Saat Tubuh Terlalu Dingin

Ketika tubuh terlalu dingin, sistem pengaturan temperatur mengadakan prosedur yang sangat berlawanan, yaitu:

1.     Vasokonstriksi kulit di seluruh tubuh. Hal ini disebabkan oleh rangsangan pusat simpatis hipotalamus posterior.

2.     Piloereksi. Piloereksi berarti rambut "berdiri pada akarnya." Rangsangan simpatis menyebabkan otot erektor pili yang melekat ke foli­kel rambut berkontraksi, yang menyebabkan rambut berdiri tegak. Hal ini tidak penting pada manusia, tetapi pada hewan yang lebih rendah, berdirinya rambut memungkinkan me­reka untuk membentuk lapisan tebal "isolator udara" di atas kulit sehingga pemindahan panas ke lingkungan sangat ditekan.

3.     Peningkatan pembentukan panas. Pembentuk­an panas oleh sistem metabolisme meningkat dengan (a) menggigil, (b) rangsangan simpatis pembentukan panas, dan (c) sekresi tiroksin. Hal ini membutuhkan keterangan tambahan, sebagai berikut:

Rangsangan Hipotalamik terhadap Menggigil. Terletak pada bagian dorsomedial dari hipotalamus posterior dekat dinding ventrikel ketiga adalah suatu area yang disebut pusat motorik primer untuk meng­gigil. Area ini normalnya dihambat oleh sinyal dari pusat panas pada area preoptik-hipotalamus anterior tetapi dirangsang oleh sinyal dingin dari kulit dan medula spinalis. Oleh karena itu, seperti yang ditun­jukkan oleh peningkatan yang tiba-tiba dalam "produksi panas" (Iihat kurva putus-putus dalam Gambar 7), pusat ini teraktivasi ketika temperatur tubuh turun bahkan hanya sedikit di bawah derajat tem­peratur kritis. Pusat ini kemudian meneruskan sinyal yang menyebabkan menggigil melalui traktus bila­teral turun ke batang otak, ke dalam kolumna lateralis medula spinalis, dan akhirnya, ke neuron-neuron motorik anterior. Sinyal ini tidak teratur, dan tidak benar-benar menyebabkan gerakan otot yang sebenarnya. Sebaliknya, sinyal tersebut meningkatkan tonus otot rangka di seluruh tubuh. Ketika tonus me­ningkat di atas tingkat kritis tertentu, proses meng­gigil dimulai. Kemungkinan hal ini dihasilkan dari umpan balik osilasi mekanisme refleks regangan dari gelondong otot. Selama proses menggigil maksimum, pembentuk­an panas tubuh dapat meningkat sebesar empat sam­pai lima kali dari normal.

 

Eksitasi Kimiawi "Simpatis" Pembentukan

Panas. Perangsangan simpatis maupun norepinefrin dan epi­nefrin yang bersirkulasi dalam darah dapat menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme selular dengan cepat; efek ini disebut termogenesis kimia, dan hal ini dihasilkan sebagian dari kemampuan norepinefrin dan epinefrin untuk memisahkan fosforilasi oksidatif, yang berarti bahwa kelebihan makanan akan dioksidasi dan oleh karena itu melepaskan ener­gi dalam bentuk panas tetapi tidak menyebabkan pembentukan adenosin trifosfat.

Derajat termogenesis kimia yang terjadi pada hewan hampir sebanding dengan jumlah lemak coklat yang dikandung pada jaringan hewan. Lemak ini me­rupakan jenis lemak yang mengandung sejumlah be­sar mitokondria khusus tempat terjadinya pemisahan oksidasi. Sel-sel ini dipersarafi oleh persarafan simpatis yang kuat.

Proses penyesuaian diri terhadap iklim sangat mempengaruhi intensitas termogenesis kimia; bebera­pa hewan, seperti tikus, yang telah terpapar beberapa minggu dengan lingkungan yang dingin, memperli­hatkan peningkatan pembentukan panas sebesar 100 sampai 500 persen ketika terpapar secara tiba-tiba de­ngan udara dingin, sebaliknya, pada hewan yang tidak dapat menyesuaikan diri dengan iklim, membe­rikan respons dengan meningkatkan pembentukan panas kira-kira sebesar sepertiganya.

Pada manusia dewasa, yang hampir tidak memi­liki lemak coklat, jarang sekali bahwa termogenesis kimia meningkatkan kecepatan pembentukan panas lebih dari 10 sampai 15 persen. Akan tetapi, pada bayi, yang memang memiliki sejumlah kecil lemak coklat pada ruang interskapula, termogenesis kimia dapat meningkatkan kecepatan pembentukan panas sebesar 100 persen, yang kemungkinan merupakan faktor penting dalam mempertahankan temperatur normal tubuh pada neonatus.

Peningkatan Keluaran Tiroksin sebagai Penye­bab Peningkatan Pembentukan Panas Jangka Panjang. Pendinginan area preoptik-hipotalamus an­terior juga meningkatkan pembentukan hormon neu­rosekretorik hormon pelepas-tirotropin oleh hipotala­mus. Hormon ini diangkut melalui vena porta hipo­talamus ke kelenjar hipofisis anterior, di mana hor­mon merangsang sekresi hormon perangsang-tiroid Hormon perangsang-tiroid sebaliknya, merangsang peningkatan keluaran tiroksin oleh kelenjar tiroid. Peningkat­an tiroksin meningkatkan kecepatan metabolisme se­lular di seluruh tubuh. Peningkat­an metabolisme ini tidak terjadi segera tetapi mem­butuhkan waktu beberapa minggu agar kelenjar tiroid menjadi hipertrofi sebelum mencapai tingkat sekresi tiroksin yang baru.

Pemaparan hewan terhadap udara dingin yang berlebihan selama beberapa minggu dapat menye­babkan ukuran kelenjar tiroid hewan tersebut me­ningkat 20 sampai 40 persen. Akan tetapi, manusia jarang membiarkan dirinya terpapar terhadap derajat udara dingin seperti yang terjadi pada hewan. Oleh karena itu, kita masih tidak mengerti, secara kuan­titatif, berapa penting metode adaptasi tiroid terhadap dingin pada manusia. Pengukuran yang terpisah telah memperlihatkan bahwa anggota militer yang ditugas­kan di kutub mengalami peningkatan kecepatan meta­bolisme; demikian juga dengan orang Eskimo yang memiliki kelainan kecepatan metabolisme yang ting­gi. Juga, efek rangsangan udara dingin yang terus menerus pada kelenjar tiroid mungkin dapat menjelaskan insiden goiter tiroid toksika yang lebih tinggi pada orang yang tinggal di iklim yang lebih dingin daripada mereka yang tinggal di iklim yang lebih hangat.

Konsep "Set-Point" untuk Pengaturan Temperatur

Dalam contoh Gambar 7, sangat jelas bahwa pada temperatur inti tubuh yang kritis, pada tingkat hampir tepat 37.1°C, terjadi perubahan drastis pada kecepatan kehilangan panas dan kecepatan pemben­tukan panas. Pada temperatur di atas tingkat ini, kece­patan kehilangan panas lebih besar dari kecepatan pembentukan panas, sehingga temperatur tubuh turun dan mencapai kembali tingkat 37,1°C. Pada tempe­ratur di bawah tingkat ini, kecepatan pembentukan panas lebih besar dari kecepatan kehilangan panas, sehingga temperatur tubuh kini meningkat dan kem­bali mencapai tingkat 37,1°C. Tingkat temperatur kritis ini disebut "set-point" dari mekanisme penga­turan temperatur. Semua mekanisme pengatur­an temperatur terus menerus berupaya untuk me­ngembalikan suhu tubuh kembali ke tingkat set-point.

PEROLEHAN UMPAN BALIK UNTUK PENGA­TURAN TEMPERATUR TUBUH. Mari kita ingat kem­bali sejenak pembicaraan mengenai perolehan umpan balik dari sistem pengatur yang telah dibicarakan pada kuliah dasar-dasar fisiologi. Perolehan umpan balik merupa­kan suatu pengukuran efektivitas sistem pengatur. Dalam hal pengaturan temperatur tubuh, penting bagi temperatur tubuh internal untuk berubah sedikit wa­laupun temperatur lingkungan sangat berubah. Per­olehan umpan balik sistem pengaturan temperatur sama dengan rasio perubahan temperatur lingkungan terhadap perubahan temperatur tubuh dikurangi 1,0. (Iihat Bab 1 untuk rumus tersebut). Percobaan telah memperlihatkan bahwa temperatur tubuh manusia ber­ubah sekitar 1°C untuk setiap perubahan temperatur lingkungan 25°C sampai 30°C. Oleh karena itu, um­pan balik yang dicapai keseluruhan mekanisme untuk mengatur temperatur tubuh rata-rata sekitar 27 (28/1,0 – 1,0 = 27), yang merupakan pencapaian yang sangat ekstrem bagi sistem pengaturan biologis (seba­gai contoh, sistem pengaturan baroreseptor tekanan arterial, memiliki pencapaian kurang dari 2).