Memahami Konsep dan Prinsip Fungsi Sistem Sensorimotor

Memahami Konsep dan Prinsip Fungsi Sistem Sensorimotor - Artikel ini akan menjelaskan tentang sistem sensorimotor. Melalui artikel ini diharapkan mampu memahami konsep-konsep tentang sistem sensorimotor menurut para ahli.

Tiga Prinsip Fungsi Sensorimotor

Sistem Sensorimotor Terorganisasi Secara Hirarki

• Operasi sistem sensorimotor dapat dianalogikan seperti sebuah perusahaan besar yang efisien, dikendalikan oleh perintah-perintah yang turun ke bawah melalui tingkat-tingkat hierarki → korteks asosiasi diasosiasikan sebagai presiden direktur perusahaan (tingkat tertinggi) ke otot-otot atau “para pekerja” (tingkat lebih rendah).
• Keunggulan organisasi hierarkis adalah tingkat-tingkat yang lebih tinggi dalam hierarki dibiarkan bebas melakukan fungsi-fungsi yang lebih kompleks.
• Sistem sensorimotor ini merupakan sistem hierarkis yang bersifat paralel → sistem hierarkis yang sinyal-sinyalnya mengalir di antara berbagai tingkat melalui banyak jalur.
• Struktur paralel ini memungkinkan korteks asosiasi menerapkan kontrol atas tingkat-tingkat hierarki yang lebih rendah dengan lebih dari satu cara.
• Hierarki sensorimotor juga ditandai dengan segregasi fungsioal → setiap tingkat hierarki sensorimotor cenderung terdiri atas unit-unit (struktur-struktur neural) yang berbeda, yang masing-masing menjalankan fungsi yang berbeda.
• Jadi, sistem sensorimotor adalah sistem hierarki yang bersifat paralel dan terorganisasi secara fungsional.
• Perbedaan utama antara sistem sensori dan sistem sensorimotor → arah aliran informasi primernya → dalam sistem sensori, informasi mengalir naik melalui hierarki, sedangkan dalam sistem sensorimotor, informasi mengalir turun.

image source: www.excel.washington.edu

baca juga: Pengertian dan Konsep dari Sistem Visual Mata pada Manusia

Output Motorik Dipandu oleh Input Sensori

• Mata, organ-organ keseimbangan, dan reseptor-reseptor di kulit, otot, dan persendian semuanya memantau respons-respons tubuh, dan mereka mengumpanbalikkan informasi itu ke dalam sirkuit-sirkuit sensorimotor.
• Pada kebanyakan kasus, sensory feedback (arus balik sensorimotor) berperan penting dalam mengarahkan kesinambungan berbagai respons yang dihasilkannya.
• Satu-satunya respons yang biasanya tidak dipengaruhi oleh umpan balik sensori adalah ballistic movements (gerakan balistik) → gerakan-gerakan pendek, all-or-none, dan berkecepatan tinggi, contoh: gerakan menepuk lalat.
• Banyak penyesuaian dalam output motorik yang terjadi sebagai respons terhadap umpan balik sensorik yang dikontrol secara tak sadar oleh tingkat hierarki sensorimotor yang lebih rendah tanpa keterlibatan tingkat-tingkat yang lebih tinggi.

Belajar Mengubah Sifat dan Lokus Kontrol Sensorimotor

• Selama tahap-tahap awal belajar motorik, setiap respons individual dikerjakan di bawah kontrol yang disadari → setelah banyak latihan, respons-respons individual menjadi terorganisasi menjadi sekuensi-sekuensi tindakan yang terintegrasi secara berkesinambungan yang mengalir lancar dan disesuaikan oleh umpan balik sensori tanpa regulasi sadar, contohnya: keterampilan mengetik, berenang, merajut, bermain bola basket dll.

Korteks Asosiasi Sensorimotor

• Ada 2 daerah korteks asosiasi sensorimotor utama: korteks asosiasi parietal posterior, dan korteks asosiasi prefrontal dorsolateral.
• Korteks parietal posterior dan korteks prefrontal dorsolateral masing-masing terdiri atas beberapa daerah yang berbeda, yang masing-masing memiliki fungsi yang berbeda pula.

Korteks Asosiasi Parietal Posterior

• Sebelum sebuah gerakan efektif diawali, dibutuhkan informasi tertentu → sistem saraf harus tahu posisi awal bagian-bagian tubuh yang akan digerakkan, dan ia juga harus tahu posisi objek eksternal dengan siapa tubuh akan berinterasi.
• Korteks asosiasi parietal posterior → berperan penting dalam mengintegrasikan kedua macam informasi ini dan dalam mengarahkan perhatian.
• Pada gilirannya, banyak output korteks parietal posterior pergi ke daerah-daerah korteks motorik (yang berlokasi di korteks frontal) → ke korteks asosiasi prefrontal dorsolateral, ke berbagai daerah korteks motorik sekunder, dan ke medan mata frontal (sebuah daerah kecil korteks prefrontal yang mengontrol gerakan-gerakan mata).
• Kerusakan pada korteks parietal posterior dapat menghasilkan berbagai defisit sensorimotor → defisit dalam persepsi dan ingatan akan hubungan-hubungan spasial, defisit dalam meraih dan memegang akurat, defisit dalam pengontrolan gerakan mata dan defisit dalam pemusatan perhatian.
• Apraxia (apraksia) → gangguan gerakan disengaja yang tidak dapat diatribusikan pada sebuah defisit motor sederhana atau pada defisit apapun dalam komprehensi dan motivasi → para pasien mengalami kesulitan dalam melakukan gerakan-gerakan tertentu ketika mereka diminta melakukannya, khususnya bila gerakan itu di luar konteks. Akan tetapi mereka seringkali dapat melakukan gerakan yang sama dengan mudah di bawah kondisi natural, ketika mereka tidak sedang memikirkan tentang tindakan itu.
• Meskipun gejala-gejalanya bilateral, apraksia sering disebabkan oleh kerusakan unilateral → lobus parietal posterior atau pada penghubung-penghubungnya.
• Contralateral neglect → gangguan pada kemampuan pasien untuk merespons stimuli pada satu sisi tubuh yang berlawanan (kontralateral) dengan sisi lesi otak, tanpa disertai adanya defisit sensorik atau defisit motorik sederhana.
• Pasien-pasien dengan contralateral neglect sering berperilaku seakan-akan sisi kiri dunianya tidak ada, dan mereka sering tidak tahu bahwa mereka memiliki masalah.
• Kebanyakan pasien dengan contralateral neglect mengalami kesulitan dalam merespons hal-hal yang berada di sebelah kiri → disebut juga sebagai egocentric left → secara parsial ditetapkan oleh koordinat gravitasi.

Korteks Asosiasi Prefrontal Dorsolateral

• Korteks asosiasi prefrontal dorsolateral → menerima proyeksi-proyeksi dari korteks parietal posterior, dan mengirimkan proyeksi-proyeksi tersebut ke daerah-daerah korteks motorik sekunder, ke korteks motorik primer, dan ke medan mata frontal.
• Korteks prefrontal dorsolateral tampaknya berperan dalam evaluasi stimuli eksternal dan inisiasi reaksi-reaksi yang disengaja terhadapnya.
• Aktivitas sebagian neuron bergantung pada karakteristik objeknya, aktivitas sebagian neuron lainnya bergantung pada lokasi objek, dan aktivitas sebagian neuron yang lainnya lagi bergantung pada kombinasi antara keduanya. Aktivitas neuron-neuron prefrontal dorsolateral lainnya berhubungan dengan responsnya, dan bukan terhadap objeknya.
• Properti-properti respons neuron prefrontal dorsolateral menunjukkan bahwa keputusan untuk menginisiasi gerakan yang disengaja dapat diambil di daerah korteks ini, bergantung pada interaksi kritis dengan korteks parietal posterior.  

Korteks Motorik Sekunder

• Korteks motorik sekunder → daerah-daerah yang menerima banyak inputnya dari korteks asosiasi dan mengirimkan banyak output-nya ke korteks motorik primer.
• Dua daerah korteks motorik sekunder yang diketahui → daerah motorik suplementer dan korteks premotorik.
• Daerah motorik suplementer → menutupi bagian puncak lobus frontal dan memanjang, menuruni permukaan medialnya ke dalam fisura longitudinal.
• Korteks premotorik → mengalir dalam bentuk strip dari daerah motorik suplementer ke fisura lateral.
• Stimulasi elektrik terhadap sebuah daerah korteks motorik sekunder biasanya memicu gerakan kompleks, yang seringkali melibatkan kedua sisi tubuh dan neuron-neuron dalam sebuah daerah korteks motorik sekunder sering menjadi lebih aktif tepat sebelum inisiasi sebuah gerakan yang disengaja dan terus aktif sepanjang gerakan itu dilakukan.
• Daerah-daerah korteks motorik sekunder diduga terlibat dalam pemograman pola-pola gerakan tertentu setelah menerima instruksi umum dari korteks prefrontal dorsolateral.
• Mirror neurons → neuron-neuron yang menembak ketika seorang individu melakukan gerakan tangan tertentu yang mengarah ke tujuan atau ketika ia melihat gerakan mengarah-tujuan yang sama yang dilakukan oleh orang lain, contohnya: neuron-neuron ini menembak ketika kera yang meraih sebuah objek (misalnya, mainan) tetapi tidak menembak ketika si kera meraih objek lain → neuron-neuron ini menembak sekuat ketika si kera mengamati eksperimenter mengambil objek yang sama.
• Penemuan ini memberikan kemungkinan mekanisme untuk kognisi sosial (pengetahuan tentang persepsi, ide, dan intensi orang lain) → memetakan tindakan orang lain ke dalam repertoar tindakan sendiri akan akan memfasilitasi pemahaman sosial, kerja sama, dan imitasi/ peniruan. 

 Korteks Motorik Primer

• Korteks motorik primer → terletak di girus prefrontal lobus frontal → korteks ini merupakan titik konvergensi utama dari sinyal-sinyal sensorimotor kortikal, dan merupakan titik awal utama, tetapi bukan satu-satunya, dari sinyal sensorimotor dari korteks serebral.
• Korteks motorik primer terorganisasi secara somatotopik → menurut peta tubuh.
• Susunan somatotopik korteks motorik primer manusia biasa disebut sebagai homunculus motorik.
• Setiap lokasi dalam korteks motorik primer menerima umpan balik sensori dari reseptor-reseptor dalam otot dan persendian yang dipengaruhi lokasi tersebut.
• Fungsi masing-masing neuron korteks motorik primer → mengkode arah gerakan.
• Penembakan neuron korteks motorik primer berkorelasi dengan arah gerakan yang dihasilkan daripada dengan arah kekuatan yang dihasilkan untuk menghasilkan gerakan.
• Diyakini bahwa setiap lokasi di korteks motorik primer mengontrol sebuah otot di bagian kontralateral tubuh, dan bahwa setiap neuron menghasilkan gerakan dengan arah tertentu.
• Sinyal-sinyal dari setiap lokasi di korteks motorik primer sangat divergen sehingga setiap titik tertentu memiliki kemampuan untuk membawa sebuah bagian tubuh (misalnya lengan) ke lokasi target, terlepas dari posisi awalnya. Di samping itu, dapat disimpulkan bahwa sistem sensorimotor memang plastis.
• Lesi besar pada korteks motorik primer dapat mendisrupsi kemampuan pasien untuk menggerakkan salah satu bagian tubuhnya (misalnya, salah satu jarinya) secara independen → astereognosia → dapat mengurangi kecepatan, keakuratan, dan kekuatan gerakan pasien.

Serebelum dan Ganglia Basal

Serebelum

• Serebelum menerima informasi dari korteks motorik primer dan sekunder → informasi tentang sinyal-sinyal motorik yang turun dari nuklei motorik batang otak, dan umpan balik dari respons-respons motorik melalui sistem somatosensorik dan vestibuler → serebelum diduga membandingkan ketiga sumber input ini dan mengoreksi gerakan-gerakan yang sedang berlangsung yang menyimpang dari sumber diinginkan.
• Dengan menjalankan fungsi ini, serebelum diyakini memainkan peran utama dalam belajar motorik, khusunya dalam mempelajari sekuensi-sekuensi gerakan yang timing-nya merupakan faktor kritis.
• Konsekuensi kerusakan serebral → pasien kehilangan kemampuannya untuk mengontrol secara tepat arah, kekuatan , kecepatan, dan amplitudo gerakan dan kemampuannya untuk mengadaptasikan berbagai pola output motorik dengan kondisi yang berubah-ubah. Sulit untuk mempertahankan postur tetap (misalnya, berdiri), dan usaha untuk melakukannya sering menimbulkan tremor. Juga ada kerusakan berat pada keseimbangan, cara berjalan, dan kontrol gerakan mata.

Ganglia Basalis

• Ganglia basalis tidak mengandung neuron sebanyak serebelum, tetapi dalam arti tertentu mereka lebih kompleks.
• Ganglia basalis merupakan sekumpulan nuklei heterogen yang saling terhubung secara kompleks → seperti halnya serebelum, mereka menjalanan fungsi modulatorik.
• Ganglia basalis tidak mengkontribusikan fibra/ serabut pada jalur-jalur motorik descending, tetapi merupakan bagian loops neural yang menerima input kortikal dari berbagai daerah kortikal dan mentransmisikan kembali melalui talamus ke berbagai daerah korteks motorik
• Pandangan tradisional tentang ganglia basalis → seperti halnya serebelum, ganglia basalis berperan dalam modulasi output motorik. Sekarang, ganglia basalis juga diduga terlibat dalam berbagai fungsi kognitif → mereka berproyeksi ke daerah-daerah kortikal yang diketahui memiliki berbagai fungsi kognitif.

Jalur-Jalur Motorik yang Mengalir dari Atas ke Bawah

• Sinyal-sinyal neural dikonduktasikan dari korteks motorik primer ke neuron-neuron motorik sumsum tulang belakang melalui 4 jalur berbeda → 2 jalur berjalan dari atas ke bawah di daerah dorsolateral sumsum tulang belakang (traktus kortikospinal dorsolateral dan traktus kortikorubrospinal dorsolateral) dan 2 berjalan dari atas ke bawah di daerah ventro medial sumsum tulang belakang (traktus kortikospinal ventromedial dan traktus korteks-batang otak-sumsum tulang belakang ventromedial).
• Sinyal-sinyal yang dikonduktasikan melalui jalur-jalur ini bekerja bersama-sama dalam mengontrol gerakan yang disengaja.
• Keempat traktus motorik tersebut berasal dari korteks serebral → diduga memediasi gerakan di sengaja, namun memiliki fungsi yang berbeda.

Sirkuit-Sirkuit Sumsum Tulang Belakang Sensorimotor

• Sirkuit-sirkuit motorik sumsum tulang belakang menunjukkan kompleksitas yang cukup tinggi dalam fungsinya, terlepas dari sinyal-sinyal yang datang dari otak.

Otot-Otot

• Setiap unit motorik terdiri atas sebuah neuron motorik tunggal dan semua serabut otot skeletal individu diinervasinya → ketika neuron motorik menembak, semua serabut otot unitnya berkontraksi bersama-sama.
• Sebuah otot skeletal terdiri atas ratusan ribu serabut otot seperti benang yang dipersatukan dalam sebuah selaput kuat dan dilekatkan pada tulang oleh sebuah tendon
• Asetikolin yang dilepaskan oleh neuron-neuron motorik di neuromuscular junction (persimpangan neuromuskular) → mengaktifkan motor end-plate di setiap serabut otot → menyebabkan serabut berkontraksi.
• Semua neuron motorik yang menginervasi serabut-serabut sebuah otot → motor pool.
• Serabut-serabut otot skeletal sering dianggap terdiri atas dua tipe dasar: cepat dan lambat.
• Serabut otot cepat → berkontraksi dan kendur dengan cepat → meskipun mampu menghasilkan tenaga yang besar, mereka cepat lelah karena tidak tervaskularisasi dengan baik.
• Serabut otot lamban → meskipun lebih lamban an lebih lemah, mampu melakukan kontraksi lebih lama karena vaskularisasinya lebih kaya.
• Flexor → bekerja untuk membengkokkan atau melenturkan sendi.
• Extensor → bekerja untuk meluruskan atau mengulurkannya.
• Setiap 2 otot yang kontraksinya menghasilkan gerakan yang sama, fleksi maupun ekstensi → otot-otot sinergistik.
• Otot-otot yang bekerja secara berlawanan, seperti bisep dan trisep → otot-otot antagonistik.
• Kontraksi otot yang dapat meningkatkan ketegangan yang diterapkannya pada 2 tulang tanpa memperpendek dan menariknya secara bersama-sama → kontraksi isometrik.
• Kontraksi yang dapat memperpendek dan menariknya secara bersama-sama → kontraksi dinamik.
• Ketegangan di sebuah otot dapat ditingkatkan dengan menaikkan jumlah neuron dalam pool motorik yang sedang menembak, dengan meningkatkan tingkat penembakan neuron-neuron yang sudah menembak,atau yang sudajh lazim, dengan kombinasi keduanya.
• Aktivitas otot-otot skeletal dipantau oleh 2 jenis reseptor → organ-organ tendon Golgi dan gelendong otot.
• Organ-organ tendon Golgin merespons peningkatan ketegangan otot (yakni penarikan otot di tendon yang bersangkutan), tetapi sama sekali tidak sensitif terhadap perubahan panjang otot.
• Gelendong-gelendong otot merespons perubahan pada panjang otot, tetapi tidak merespons ketegangan otot.
• Masing-masing gelendong otot memiliki otot intrafusal yang mirip benang, yang diinervasi oleh neuron motorik intrafusal.
• Tanpa input motorik intrafusal, sebuah gelendong otot akan mengendur tiap kali otot skeletal yang terkontraksi. Dalam keadaan kendur, gelendong otot tidak akan dapat melakukan tugasnya, yaitu merespons perubahan-perubahan kecil pada panjang otot ekstrafusalnya.

Refleks Perentangan

• Ekstensi tungkai yang diakibatkan oleh ketukan → patellar tendon reflex → stretch reflex → refleks yang dibangkitkan oleh kekuatan perentangan eksternal pada sebuah otot.
• Mekanisme yang digunakan refleks perentangan untuk mempertahanan stabilitas anggota badan.

Refleks Menarik Diri

• Refleks menarik diri (withdrawal reflex) → ketika sebuah stimulus menyakitkan mengenai tangan → direkam di neuron-neuron motorik otot-otot fleksor lengan selama sekitar 1,6 milisekon.

Program-Program Sensorimotor Sentral

• Teori program sensorimotor sentral mengatakan bahwa kecuali tingkat tertinggi dalam sistem sensorimotor memiliki pola-pola aktivitas tertentu yang diprogramkan ke dalamnya dan bahwa gerakan-gerakan kompleks dihasilkan dengan mengaktifkan kombinasi-kombinasi yang tepat di antara program-program tersebut.
• Gerakan dasar yang sama dapat dilakukan dengan beragam cara yang melibatkan otot-otot yang berbeda → ekuivalensi motorik.
• Response chunking hypothesis → latihan mengkombinasikan program-program sensorimotor sentral yang mengontrol respons individual menjadi program-program yang mengontrol sekuensi-sekuensi (chunks) perilaku.

Sekian artikel tentang Memahami Konsep dan Prinsip Fungsi Sistem Sensorimotor. Semoga bermanfaat.

Daftar Pustaka

• Pinel, John P.J. (2009). Biopsikologi: Edisi Ketujuh (Terj.) Yogyakarta : Pustaka Pelajar