BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/41041/3/jiptummpp-gdl-ulfiasafit-47139-3-bab2.pdf · sentuhan, keseimbangan, dan pendengaran yang diterima oleh otak (Bahrudin,

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Umum Otak

2.1.1 Anatomi otak

Otak terdiri dari otak besar (serebrum), batang otak (brain stem), dan otak

kecil (serebelum) (Bahrudin, 2012).

(Agur dan Dalley, 2009 )

Gambar 2.1

Anatomi Otak

1. Otak Besar (Serebrum)

Otak besar adalah bagian terbesar otak dan terdiri dari belahan

(hemisfer) kiri dan kanan yang dihubungkan oleh sekumpulan serabut

besar yang disebut korpus kalosum (Bahrudin, 2012).

Serebrum dibagai menjadi 2 yaitu telesefalon dan diencephalon.

6

a. Telesefalon

Pada bagian korteks serebri terdapat beberapa fisura dan sulkus

di permukaan otak yang memisahkan lobus yang satu dengan lobus

yang lain. Lobus-lobus tersebut adalah lobus frontalis, lobus

parietalis, lobus temporalis, dan lobus oksipitalis. Sedangkan pada

bagian sub korteks, substansia alba di bagian tengah hemisfer

serebri (sentrum semiovale) berisi serabut-serabut transversa

(komisura), proyeksi, dan asosiasi (Bahrudin, 2012).

Ganglia basalis adalah sepasang masa substansia abu-abu di

belahan otak. Dalam setiap hemisfer inferior menuju ventrikel

lateral terdapat nukleus yang tertanam di pusat substansia putih dan

terdapat proyeksi radiasi dan perjalanan serabut disekitar atau

diantara nukleus. Ganglia basalis terdiri dari nukleus kaudatus,

putamen, globus pallidus, dan area abu-abu lain di dasar otak

(Bahrudin, 2012).

b. Diencephalon

Diencephalon menghubungkan belahan otak ke batang otak

dan terdiri dari epitalamus, talamus kiri dan kanan, serta

hipotalamus. Epitalamus merupakan atap ventrikel ketiga yang

terdiri dari trigonum habenulae, korpus pineale, dan komisura

posterior. Sedangkan talamus adalah masa abu-abu berbentuk oval

yang terdapat pada tiap-tiap hemisfer otak dan masing-masing

memiliki 5 kelompok inti yaitu kelompok inti anterior, median

(midline), medial, lateral, dan posterior. Pada bagian bawah dan

7

depan talamus, terdapat hipotalamus yang merupakan lantai dan

dinding bawah dari ventrikel III. Beratnya sekitar 4 gram atau 0,3%

dari berat otak (Bahrudin, 2012).

2. Batang Otak (brain stem)

Batang otak terdiri dari tiga bagian yaitu mesensefalon, pons,

dan medula oblongata. Mesensefalon terdiri dari beberapa bagian

yaitu basis, tegmentum, dan tektum. Pada bagian inferiornya

terdapat pons yang membentuk tonjolan pada permukaan anterior

batang otak. Pons melekat pada serebelum oleh 3 pedunkulus

serebri. Bagian-bagiannya adalah basis dan tegmentum. Sedangkan

medula oblongata adalah struktur yang menghubungkan otak

dengan medula spinalis (Bahrudin, 2012).

3. Otak kecil (Serebelum)

Serebelum mempunyai 2 hemisfer otak. Terdiri dari 2 lobus

(anterior dan posterior) yang dipisahkan oleh fisura dan terdapat

vermis disepanjang garis tengah yang memisahkan hemisfer otak

kecil (Bahrudin, 2012).

2.1.2 Anatomi serebelum

Serebelum merupakan bagian dari otak yang terletak di fosa posterior.

Permukaan superiornya diselubungi oleh tentorium serebeli yakni lapisan

durameter yang memisahkan serebelum dan serebrum. Serebrum hanya sekitar

10% dari berat otak keseluruhan, tetapi serebrum mengandung lebih dari 50%

seluruh neuron otak (Baehr and Frotscher, 2012).

8

Serebelum terbagi menjadi 3 lobus antara lain lobus anterior, lobus

medius, dan lobus flokulonodularis (Guyton and Hall, 2012). Sedangkan secara

fungsional, serebelum terdiri dari bagian vestibuloserebelum (lobus

flokulonodularis), spinoserebelum (pars intermedialis), dan serebroserebelum

(Baehr and Frotscher, 2010).

(Hansen, 2009)

Gambar 2.2

Anatomi Serebelum

2.1.3 Histologi serebelum

Terdapat tiga lapisan utama korteks serebelum yaitu lapisan luar (lapisan

molekuler), lapisan tengah (lapisan sel purkinje), dan lapisan dalam (lapisan

granuler) (Guyton and Hall, 2012).

9

Pada lapisan molekuler dengan badan sel saraf yang relatif lebih sedikit

dan kecil serta banyak serat yang berjalan sejajar dengan panjang folium. Pada

lapisan purkinje terletak di bagian tengah atau sentral korteks. Sel purkinje

(neuron purkinje) memiliki bentuk priform atau piramid dengan dendrit

bercabang-cabang yang masuk ke dalam lapisan molekuler. Lapisan granulosum

di sebelah dalam dengan banyak neuron kecil menunjukkan nukleus yang

terwarnai secara kuat. Pada substansi alba terdiri akson atau serat saraf bermielin.

Akson saraf merupakan serat aferen dan eferen korteks serebelum (Eroschenko,

2010).

2.1.4 Fisiologi serebelum

Serebelum merupakan bagian dari susunan saraf pusat yang memiliki tiga

fungsi utama yaitu sebagai koordinasi gerakan, keseimbangan tubuh dan

mengontrol tonus otot (Rubin et al, 2007). Serebelum juga sebagai organ yang

menerima informasi propioseptif, menunjukkan posisi tubuh (rasa posisi) dari

sumsum tulang belakang dan memantau semua sensasi propioseptif, visual,

sentuhan, keseimbangan, dan pendengaran yang diterima oleh otak (Bahrudin,

2012).

Serebelum mempunyai sekitar tiga puluh juta unit fungsional yang hampir

identik. Pusat unit fungsional ini terletak pada sel purkinje yang banyak

didapatkan di korteks serebeli dan berhubungan dengan sel nuklear dalam. Selain

dikarenakan karena jumlahnya yang banyak, sel purkinje juga menjadi pusat

penjalaran sinyal di korteks serebelum sehingga berperan sebagai fungsional yang

utama. Serebelum membantu mengurutkan aktivitas motorik dan juga memonitor

dan memperbaiki penyesuaian aktivitas motorik tubuh ketika aktivitas tersebut

10

sedang dijalankan sehingga dapat menyesuaikan diri terhadap sinyal-sinyal

motorik yang dicetuskan oleh korteks serebri dan bagian otak lainnya. Untuk

melakukan hal itu, terjadi perubahan eksitabilitas neuron-neuron serebelar yang

sesuai sehingga selanjutnya menghasilkan kontraksi otot yang lebih baik

sehubungan dengan gerakan yang diinginkan. Berdasarkan fungsinya, lobus

anterior dan posterior tak tersusun sebagai lobus-lobus melainkan tersusun

sepanjang sumbu longitudinal. Di sebelah bawah pusat serebelum terdapat pita

sempit dinamakan vermis. Pada area ini terletak sebagian fungsi pengatur

serebelar untuk pergerakan-pergerakan otot menurut sumbu tubuh, leher, bahu,

serta pinggul. Pada setiap sisi vermis ada bagian yang besar dan menonol ke

lateral yang disebut hemisferium serebeli, dan setiap hemisferium ini dibagi

menjadi zona intermedia dan zona lateral. Zona intermedia hemisferium

berhubungan dengan pengaturan kontraksi otot yang terletak di bagian distal

anggota tubuh atas dan anggota tubuh bawah, khususnya tangan dan jari tangan

serta kaki dan jari kaki. Sedangkan zona lateral hemisferium bekerja pada tempat

yang lebih jauh karena tampaknya area ini ikut berperan dalam seluruh ragkaian

gerakan motorik. Tanpa adanya zona lateral ini, sebagian besar aktivitas gerakan

tubuh yang khas akan tidak tepat lagi sehingga menjadi sangat tak teratur. Korteks

serebelum manusia terdiri dari lipatan lembaran yang besar, panjang sekitar 120

cm, dan lebar sekitar 17 cm, dengan arah lipatan yang menyilang. Setiap lipatan

disebut folium. Pada bagian dalam massa korteks serebelum yang berlipat-lipat

terdapat nuklei serebeli profunda (Guyton dan Hall, 2012).

Serebelum terdiri atas tiga komponen anatomis utama yaitu lobus

flokulonodular (archi serebelum), lobus anterior (paleo serebelum) dan lobus

11

posterior (neo serebelum). Lobus flokulonoduler menerima proyeksi terutama dari

inti-inti vestibuler. Lobus anterior terutama pada bagian vermis menerima input

dari jaras spinocereberalis. Lobus posterior menerima proyeksi dari hemisfer

serebri. Korteks serebelum terdiri atas tiga lapisan yaitu lapisan molekuler, lapisan

sel-sel purkinje dan lapisan granuler. Pada hemisfer serebri terdapat empat pasang

inti yaitu fastigial, globosus, emboliformis, dan dentatus. Terdapat tiga pasang

berkas proyeksi utama yaitu pedunkulus serebeli superior (brachium

conjuncyivum), pedunkulus serebeli media (brachium pontis), dan pedunkulus

serebeli inferior (corpus restiforme). Fungsi serebelum adalah sebagai pusat

koordinasi untuk memepertahankan keseimbangan dan tonus otot. Serebelum

diperlukan untuk mempertahankan postur dan keseimbangan untuk berjalan dan

berlari (Japardi, 2002).

2.1.5 Fisiologi keseimbangan

Keseimbangan merupakan faktor gerak dasar dan sebagai aspek dari

merespon gerak yang efisien. Keseimbangan adalah kemampuan untuk menjaga

atau memelihara sistem otot saraf dalam keadaan diam (keseimbangan diam/

statis) atau untuk mengendalikan tubuh saat bergerak (keseimbangan dinamis).

Keduanya akan efisien bila kesiapan dan kestabilan terpenuhi yang ditandai

dengan keringanan dan ketenangan dalam mempertahankan posisi (Siswantoyo,

2013).

Keseimbangan merupakan integrasi yang kompleks dari sistem

somatosensorik (visual, vestibular, proprioceptive) dan motorik (musculoskeletal,

otot, sendi jaringan lunak). Bagian otak yang mengatur keseluruhan kerja tersebut

12

yang dipengaruhi internal dan eksternal tubuh meliputi basal ganglia, serebelum,

area asosiasi (Batson, 2009).

Banyak komponen fisiologis dari tubuh manusia yang memungkinkan

untuk melakukan reaksi keseimbangan. Proprioseptif merupakan bagian

terpenting dalam menjaga keseimbangan yaitu untuk merasakan posisi bagian

sendi atau tubuh dalam gerak (Goble., 2006). Beberapa jenis reseptor sensorik di

seluruh kulit, otot, kapsul sendi, dan ligamen memberikan tubuh kemampuan

untuk mengenali perubahan lingkungan baik internal maupun eksternal pada

setiap sendi dan akhirnya berpengaruh pada peningkatan keseimbangan.

Proprioseptik dihasilkan melalui respon secara simultan, visual, vestibular,

dan sistem sensorimotor, yang masing-masing memainkan peran penting dalam

menjaga stabilitas postural. Paling diperhatikan dalam meningkatkan

proprioseptik adalah fungsi dari komponen pengolahan yang terlibat dalam

mempertahankan homeostasis bersama selama tubuh bergerak, sistem

sensorimotor mencakup informasi yang diterima melalui reseptor saraf yang

terletak di ligamen, kapsul sendi, tulang rawan, dan geometri tulang yang terlibat

dalam struktur setiap sendi. Mechanoreceptors sensorik khusus bertanggung

jawab secara kuantitatif terhadap peristiwa hantaran mekanis yang terjadi dalam

jaringan menjadi impuls saraf (Riemann dan Lephart., 2002). Empat jenis utama

dari mechanoreceptors yang membantu dalam proprioseptif yaitu, termasuk

reseptor ruffini, reseptor pacinian, golgi tendon organ (GTO), dan muscle spindle.

Ruffini dan pacinian reseptor berhubungan dengan sensasi sentuhan dan tekanan

pada umumnya terletak di kulit (Shier et al., 2004). Reseptor ruffini dianggap

sebagai reseptor statis dan dinamis berdasarkan ambang rendahnya, reseptor ini

13

lambat-mengadaptasi karakteristik. Melalui perubahan impuls tekanan terjadi

perubahan tarik statis dan dinamis pada kulit dan sangat sensitif terhadap

peregangan. Sedangkan reseptor pacinian, agak cepat beradaptasi, namun reseptor

dengan ambang batas rendah yang dianggap reseptor lebih dinamis (Rieman et al.,

2002). Sementara juga sensor tekanan, reseptor pacinian mendeteksi tekanan berat

dan mengenali perubahan percepatan dan perlambatan gerak (Shier et al., 2004).

Golgi tendon organ dan muscle spindle mempunyai yang lebih besar untuk

mengetahui posisi sendi selama gerak. Pertama GTOs berada di persimpangan

musculotendinous dan bertanggung jawab untuk memantau kekuatan kontraksi

otot untuk mencegah otot dari kelebihan beban (Brown et al., 2006). Terhubung

ke satu set serat otot dan diinervasi oleh neuron sensorik, GTOs memiliki ambang

batas yang tinggi dan dirangsang oleh ketegangan otot yang meningkat.

Keseimbangan tubuh dipengaruhi oleh sistem indera yang bekerja secara

bersamaan. Jika salah satu sistem mengalami gangguan maka akan terjadi

gangguan keseimbangan pada tubuh (imbalance), sistem indera yang

mengatur/mengontrol keseimbangan seperti visual, vestibular, dan somatosensoris

(taktil dan propioseptif).

Sistem vestibular berperan penting dalam keseimbangan, gerakan kepala,

dan gerak bola mata. Sistem vestibular meliputi organ-organ di dalam telinga

bagian dalam. Berhubungan dengan sistem visual dan pendengaran untuk

merasakan arah dan kecepatan gerakan kepala. Sebuah cairan yang disebut

endolymph mengalir melalui tiga kanal telinga bagian dalam sebagai reseptor saat

kepala bergerak miring dan bergeser. Gangguan fungsi vestibular dapat

menyebabkan vertigo atau gangguan keseimbangan. Melalui refleks vestibulo-

14

occular, mereka mengontrol gerak mata, terutama ketika melihat obyek yang

bergerak kemudian pesan diteruskan melalui saraf kranialis VIII ke nukleus

vestibular yang berlokasi di batang otak (brain stem). Beberapa stimulus tidak

menuju langsung ke nukleus vestibular tetapi ke serebelum, formatio retikularis,

thalamus dan korteks serebri. Nukleus vestibular menerima masukan (input) dari

reseptor labyrinth, formasi (gabungan reticular), dan cerebelum. Hasil dari

nukleus vestibular menuju ke motor neuron melalui medula spinalis, terutama ke

motor neuron yang menginervasi otot-otot proksimal, kumparan otot pada leher

dan otot-otot punggung (otot-otot postural). Sistem vestibular bereaksi sangat

cepat sehingga membantu mempertahankan keseimbangan tubuh dengan

mengontrol otot-otot postural (Watson et al., 2008).

Sistem visual (penglihatan) memberi informasi kepada otak tentang posisi

tubuh terhadap lingkungan berdasarkan sudut dan jarak dengan obyek sekitarnya.

Dengan input visual, maka tubuh manusia dapat beradaptasi terhadap perubahan

yang terjadi dilingkungan sehingga sistem visual langsung memberikan informasi

ke otak, kemudian otak memerikan informasi agar sistem musculoskeletal (otot &

tulang) dapat bekerja secara sinergis untuk mempertahankan keseimbangan tubuh

(Guyton dan Hall, 2012).

Sistem somatosensori adalah sistem sensorik yang beragam yang terdiri

dari reseptor dan pusat pengolahan untuk menghasilkan modalitas sensorik seperti

sentuhan, temperatur, proprioseptif (posisi tubuh), dan nosiseptif (nyeri)

(Bahrudin, 2012).

15

1.1.6 Metode balance beam

Balance beam test adalah untuk menguji koordinasi motorik, efek dari

sedasi, dan kelainan sendi. Uji ini lebih sensitif daripada rotarod untuk beberapa

tipe defisit koordinasi motorik (Gulinello, 2008).

(Gulinello, 2008)

Gambar 2.3

Balance Beam Test

Balance beam test adalah uji dengan menggunakan pena (kayu panjang)

dengan diameter 1 cm dan panjang 20 cm berbahan plexyglass. Hewan coba di

biarkan meletakkan keempat lenganya terlebih dahulu lalu akan dilepaskan dan

akan melintasi titian ke sisi seberang. Selama satu menit akan dicatat waktu

apabila tikus terjatuh. Setelah satu menit, tikus akan dikembalikan ke dalam

kandang (Kothary, 2014).

2.2 Tinjauan Umum Monosodium Glutamat (MSG)

2.2.1 Pengertian MSG

Monosodium glutamat (MSG) adalah garam natrium dari asam glutamat

(glutamic acid). MSG dalam bentuk L-glutamic acid telah dikonsumsi secara luas

16

di seluruh dunia sebagai penambah rasa makanan, karena penambahan MSG akan

membuat rasa makanan menjadi lebih lezat ( Prawirohardjono et al., 2000 ).

MSG memiliki rumus bangun C5H6NO4NaH2O (Freeman, 2006) serta

berupa bubuk kristal putih yang akan berdisosiasi menjadi sodium sebagai kation

dan glutamat sebagai anion (Onaolapo et al., 2012)

2.2.2 Sejarah MSG

Monosodium glutamat (MSG) pertama kali ditemukan oleh seorang ahli

kimia Jepang dr. Kikunae Ikeda pada tahun 1909 dengan mengisolasi asam

glutamat dari rumput laut “kombu” yang sudah biasa digunakan dalam pembuatan

masakan Jepang. Ikeda menemukan rasa lezat dan gurih yang berbeda dari MSG

dengan rasa yang pernah dikenal sebelumnya. Oleh karena itu, dia memberi rasa

itu nama ‘umami’ yang berasal dari bahasa Jepang ‘umai’ yang berarti enak dan

lezat. Rasa umami ini dapat bertahan lama karena di dalamnya terdapat suatu

komponen L-glutamat dan 5-ribonukleotida. Kombinasi rasa yang khas dari efek

sinergis MSG dengan komponen 5-ribonukleotida yang terdapat di dalam

makanan, yang bekerja pada membran sel reseptor kecap atau lidah menciptakan

rangsangan selera dari makanan yang diberi MSG (Wakidi, 2012).

2.2.3 Glutamat dalam tubuh manusia

Glutamat secara normal banyak terdapat di tubuh manusia baik dalam

bentuk bebas maupun terikat sebagai protein. Sebagai neurotransmitter terbanyak

di otak, glutamat bersifat eksitatorik. Glutamat secara endogen dibentuk dari asam

amino glutamin yang diubah menjadi glutamat oleh sel glia otak. Glutamat ini

sangat penting untuk perkembangan sistem saraf, perkembangan plastisitas sinaps,

proses pembelajaran, dan memori (Awad, 2000 ; Wang & Qin, 2010). Namun bila

17

berlebih, dapat menjadikan glutamat sebagai eksitotoksin endogen yang dapat

menimbulkan kematian sel neuron dan sel glia.

2.2.4 Efek negatif dari MSG

Pada beberapa penelitian dengan menggunakan tikus menunjukkan bahwa

pemberian MSG memberikan dampak negatif terhadap beberapa organ dan

fungsinya. Contohya penelitian yang dilakukan Diniz menunjukkan adanya

disfungsi metabolik berupa peningkatan kadar glukosa darah, triasilgliserol,

insulin, dan leptin setelah diberi MSG 100 gram/kgBB/hari. Hal ini karena

terjadinya stress oksidatif berupa peningkatan kadar hiperoksidasi lipid dan

penurunan bahan-bahan antioksidan (Diniz, 2005).

Kerusakan pada bagian otak juga sering ditemukan dalam penelitian.

Seperti penelitian yang dilakukan oleh Kiss mengenai efek MSG terhadap reflek

neurologis dan koordinasi motorik mendapatkan hasil bahwa terdapat perubahan

sementara pada reflek dan koordinasi motorik pada bayi tikus yang diberi MSG

(Kiss et al., 2005). Selain itu pada sel otak astrosit juga terlihat adanya

peningkatan jumlah sedangkan mikroglia mengalami proliferasi dan hipertrofi

(Martinez et al., 2002). Menurut penelitian yang dilakukan oleh Moreno, melihat

adanya kerusakan pada nukleus arkuata di hipotalamus dan dapat menyebabkan

penurunan densitas, volume, ukuran serta sekresi kortikotropin, thyrotropin FSH

dan LH gonadotropin (G Moreno et al., 2006).

2.3 Efek MSG terhadap Sel Purkinje Serebelum

MSG sebagai neurotoksin memungkinakan terjadinya efek negatif pada

serebelum. Kandungan glutamate di dalamnya berfungsi sebagai exitatory

neurotransmitter. Secara normal apabila glutamate berlebih akan secara cepat

18

dibersihkan oleh sel glia. Namun bila mekanisme kompensasi ini gagal

dikarenakan pemasukan yang banyak atau clearance yang kurang baik di daerah

post sinaps dapat menyebabkan sel saraf mengalami degenerasi dan kematian.

Mekanisme awal adalah jumlah ion yang terlalu banyak di dalam sel, lalu secara

akut menyebabkan sel mengembang dan sel akan mati dengan adanya koagulasi

sitoplasma dan eosinofil yang akan terlihat secara histologi (Cantile C dan

Youssef S, 2016). Penggunaan MSG jangka panjang menyebabkan kerusakan

pada pembentukan perilaku, fungsi motorik dan kognitif terutama pada masa

remaja karena perkembangan sinaps dan sirkuit otak masih berlangsung (Kiss et

al., 2005 ; Blaylocks, 1997). Masa remaja (periadolescence) pada tikus

terdefinisikan maksimal 30-42 hari setelah kelahiran atau sekitar 4-5 minggu

(Spear dan Varlinskaya, 2005).

Dilaporkan bahwa pemberian MSG dengan dosis 3 gram dan 6 gram pada

tikus wistar dewasa, secara histologi menunjukkan adanya kerusakan dan

kematian sel Purkinje Serebelum yang menyebabkan terjadinya perubahan fungsi

koordinasi motorik (Eweka & Om ‘Iniabohs, 2007). Gangguan anatomis tersebut,

berdasasarkan hasil penelitian sebelumnya oleh Dani Prastiwi, sudah dapat dilihat

pada pemberian MSG selama 10 hari (Prastiwi, 2015).

Tikus dipilih sebagai objek penelitian dikarenakan memiliki gambaran

histologi otak yang hampir sama terdiri dari tiga lapisan yaitu lapisan granular,

purkinje, dan molekuler. Meskipun dalam jumlah sel dan kandungan sitoplasma

sel purkinje tikus lebih sedikit, namun lapisan sel purkinje pada manusia dan tikus

memiliki kesamaan yaitu terdiri dari satu baris sel saraf dengan akson tunggal

yang masuk kedalam (Hagan CE et al., 2012). Pemilihan tikus jenis Rattus

19

Novergicus Strain Wistar dikarenakan sudah banyak literatur yang di publish

tentang tikus tersebut, mudah dikendalikan dan dapat sebagai model penyakit

untuk berbagai macam kelainan dan penyakit pada manusia (University Animal

Care Comittee, 2009).

2.4 Efek MSG terhadap Keseimbangan

Pemberian MSG dalam jumlah berlebih akan meningkatkan jumlah

glutamate dalam otak. Dan fungsi excitatory yang tinggi ini akan merusak sel

purkinje yang merupakan fungsional utama di korteks serebelum karena

fungsinya sebagai pusat penjalaran sinyal. Fungsional serebelum yang dapat

terganggu salah satunya adalah fungsi keseimbangan tubuh (Guyton dan Hall,

2012).