Author : Della Nurfadilah, Andika Wima Pratama
Skenario tambahan : Pada saat mahasiswa mandi dia mengigil karena merasa airnya terlalu dingin, sehingga ia menyalakan kran air hangat.
Pembahasan
Suhu inti (core temperature)
Suhu inti menggambarkan suhu organ-organ dalam (kepala, dada, abdomen) dan dipertahankan mendekati 37°C.
Suhu kulit (shell temperature)
Suhu kulit menggambarkan suhu kulit tubuh, jaringan subkutan, batang tubuh. Suhu ini berfluktuasi dipengaruhi oleh suhu lingkungan.
Suhu tubuh rata-rata (mean body temperature) merupakan suhu rata-rata gabungan suhu inti dan suhu kulit.
Pengukuran suhu tubuh
Ada beberapa macam thermometer untuk mengukur suhu tubuh:
1. The mercury-in-glass thermometer
2. The electrical digital reading thermometer
3. A radiometer attached to an auriscope-like head (untuk pengukuran suhu timfani)
Faktor-faktor yang mempengaruhi suhu tubuh:
1. Variasi diurnal
Suhu tubuh bervariasi pada siang dan malam hari. Suhu terendah manusia yang tidur pada malam hari dan bangun sepanjang siang terjadi pada awal pagi dan tertinggi pada awal malam.
2. Kerja jasmani/ aktivitas fisik
Setelah latihan fisik atau kerja jasmani suhu tubuh akan naik terkait dengan kerja yang dilakukan oleh otot rangka. Setelah latihan berat, suhu tubuh dapat mencapai 40°C.
3. Jenis kelamin
Sesuai dengan kegiatan metabolisme, suhu tubuh pria lebih tinggi daripada wanita. Suhu tubuh wanita dipengaruhi daur haid. Pada saat ovulasi, suhu tubuh wanita pada pagi hari saat bangun meningkat 0,3-0,5°C.
4. Lingkungan
Suhu lingkungan yang tinggi akan meningkatkan suhu tubuh. Udara lingkungan yang lembab juga akan meningkatkan suhu tubuh karena menyebabkan hambatan penguapan keringat, sehingga panas tertahan di dalam tubuh. (lihat Gambar 1)
Suhu tubuh merupakan pencerminan panas tubuh. Sebagaimana energi tubuh yang mengikuti hukum termodinamika, panas tubuh sebagai salah satu bentuk energi juga mengikuti hukum tersebut. (lihat Gambar 2) Suhu tubuh merupakan hasil imbangan antara pembentukan panas dengan kehilangan panas.
Gambar 1. Respons homeostatik terhadap suhu lingkungan yang ekstrem (Silverthorn,
2004)
Gambar 2. Keseimbangan energi (Silverthorn, 2004)
Pembentukan panas (heat production) dalam tubuh manusia bergantung pada tingkat
metabolisme yang terjadi dalam jaringan tubuh tersebut. Hal ini dipengaruhi oleh:
1. BMR, terutama terkait dengan sekresi hormon tiroid.
2. Aktivitas otot, terjadi penggunaan energi menjadi kerja dan menghasilkan panas.
3. Termogenesis menggigil (shivering thermogenesis); aktivitas otot yang merupakan upaya tubuh untuk mempertahankan suhu tubuh selama terpapar dingin.
4. Termogenesis tak-menggigil (non-shivering thermogenesis)
Hal ini terjadi pada bayi baru lahir. Sumber energi pembentukan panas ini ialah brown fat. Pada bayi baru lahir, brown fat ditemukan pada skapula, aksila, dan area ginjal. Brown fat berbeda dengan lemak biasa, ukurannya lebih kecil, mengandung lebih banyak mitokondria, banyak dipersarafi saraf simpatis, dan kaya dengan suplai darah.
Stimulasi saraf simpatis oleh suhu dingin akan meningkatkan konsentrasi cAMP di sel brown fat, yang kemudian akan mengativasi fosforilasi oksidatif di mitokondria melalui lipolisis. Hasil dari fosforilasi oksidatif ialah terbentuknya panas yang kemudian akan dibawa dengan cepat oleh vena yang juga banyak terdapat di sel brown fat. Brown fat ini merupakan sumber utama diet-induced
thermogenesis.
Pengeluaran panas (heat loss) dari tubuh ke lingkungan atau sebaliknya berlangsung secara fisika. Permukaan tubuh dapat kehilangan panas melalui pertukaran panas secara radiasi, konduksi, konveksi, dan evaporasi air. (lihat Gambar 17-4, sumber: Sherwood, 1993)
Radiasi ialah emisi energi panas dari permukaan tubuh dalam bentuk gelombang elektromagnetik melalui suatu ruang.
Konduksi ialah perpindahan panas antara obyek yang berbeda suhunya melalui kontak langsung obyek tersebut.
Konveksi ialah perpindahan panas melalui aliran udara/ air.
Evaporasi ialah perpindahan panas melalui ekskresi air dari permukaan kulit dan saluran pernapasan saat bernapas.
Imbangan panas yang terjadi dalam tubuh dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Keseimbangan panas (Silverthorn, 2004)
Perubahan suhu tubuh dideteksi oleh 2 jenis termoreseptor, satu di kulit (peripheral thermoreceptors) dan satu lagi di hipotalamus, medula spinalis, dll (central thermoreceptors). Termoreseptor sentral memberi umpan balik yang penting dalam mempertahankan suhu inti tubuh ketika termoreseptor perifer memberi informasi.
Hipotalamus mengintegrasikan refleks dan mengirimnya melalui saraf simpatis ke kelenjar keringat, arteriola kulit, dan medula adrenal serta melalui saraf motorik ke otot rangka. Suhu tubuh diatur oleh hipothalamus (lihat Gambar 4) untuk mempertahankan suhu tubuh pada suhu lingkungan antara 27,8° - 30°C. Kisaran suhu lingkungan ini disebut thermoneutral zone.
Gambar 4. Refleks pengaturan suhu
Suhu lingkungan yang lebih dari suhu tubuh dapat dipertahankan dengan mekanisme vasokonstriksi atau vasodilatasi. Suhu lingkungan di bawah atau di atas thermoneutral zone, tubuh harus meningkatkan pembentukan panas dan selanjutnya akan meningkatkan pengeluaran panas.
Aklimatisasi suhu
Perubahan awal berkeringat, volume dan komposisi keringat menentukan adaptasi terhadap suhu yang tinggi. Kehilangan natrium melalui keringat diturunkan dengan meningkatkan reabsorpsi natrium oleh sekresi aldosteron.
Demam dan hipertermia
Demam ialah peningkatan suhu tubuh karena ‘resetting’ termostat di hipothalamus. Suhu tubuh selalu dipertahankan selama demam. Demam disebabkan oleh infeksi atau stress. Peningkatan termostat tubuh akan menyebabkan sensasi kedinginan. Vasokonstriksi dan menggigil terjadi untuk mengimbangi peningkatan suhu tubuh. Jika termostat dihapus dan demam hilang, seseorang akan merasa kepanasan, terjadi vasodilatasi dan berkeringat.
Perubahan termostat dilakukan oleh zat kimia yang disebut endogenous pyrogen (EP), yang berisi interleukin 1 (IL-1) and IL6. Keduanya dilepaskan oleh makrofag yang bekerja di hipothalamus. Peningkatan suhu tubuh menstimulasi respons pertahanan tubuh. (Gambar 17-6, sumber: Sherwood, 1993)
Peningkatan suhu tubuh yang bukan disebabkan oleh infeksi disebut hipertermia. Hipertermia terjadi karena ketidakseimbangan antara pembentukan panas dengan pengeluaran panas. Hipertermia biasanya terjadi karena latihan fisik.
Pada awal latihan fisik, suhu tubuh akan meningkat karena panas yang dibentuk lebih banyak daripada panas yang dilepaskan. Akibatnya suhu inti tubuh meningkat dan terjadi mekanisme heat-lost. (lihat Gambar 17-7; sumber Sherwood, 1993).
Heat exhaustion ialah suatu keadaan kolaps karena dehidrasi berat yang menyebabkan hipotensi akibat: (1) berkurangnya volume plasma karena berkeringat sehingga menyebabkan penurunan curah jantung, dan (2) vasodilatasi pembuluh darah kulit yang berlebihan sehingga menyebabkan penurunan resistensi perifer. Pada keadan heat exhaustion suhu inti tubuh berkisar 37,5-39°C, terjadi kram otot, mual, sakit kepala, pucat dan banyak berkeringat. Biasanya terjadi pada orang yang aktif secara fisik pada suhu lembab, sehingga tidak teraklimatisasi. Dapat juga terjadi pada lansia yang sudah mengalami kerusakan pada kemampuan pengaturan suhu tubuhnya. Heat Stroke ialah bentuk hipertermia yang lebih berat dengan suhu tubuh yang lebih tinggi.
Heat stroke ditandai oleh kolaps, delirium, kejang, dan penurunan kesadaran. Biasanya terjadi karena lama terpapar udara/ suhu lingkungan yang panas. Pada keadaan ini terjadi mekanisme umpan balik positif, peningkatan suhu tubuh makin meningkatkan metabolisme dan menghasilkan panas lebih banyak.
Gambar 1. Respons homeostatik terhadap suhu lingkungan yang ekstrem (Silverthorn,
2004)
Gambar 2. Keseimbangan energi (Silverthorn, 2004)
Gambar 3. Keseimbangan panas (Silverthorn, 2004)
Gambar 4. Refleks pengaturan suhu
LO Skenario 1 Blok 3
1)
Bagaimana
mekanisme tidur?
Pada manusia, mekanisme tidur dibagi menjadi lima fase yaitu :
1. Tahapan
terjaga
Fase ini disebut juga fase nol yang ditandai dengan
subjek dalam keadaan tenang mata tertutup dengan karakteristik gelombang alfa
(8–12,5 Hz) mendominasi seluruh rekaman, tonus otot yang tinggi dan beberapa
gerakan mata. Keadaan ini biasanya berlangsung antara lima sampai sepuluh
menit.
2. Fase 1
Fase ini merupakan fase perpindahan dari fase jaga ke
fase tidur disebut juga twilight sensation. Fase ini ditandai dengan
berkurangnya gelombang alfa dan munculnya gelombang teta (4-7 Hz), atau disebut
juga gelombang low voltage mix frequencies (LVM). Pada EOG tidak tampak kedip
mata atau REM, tetapi lebih banyak gerakan rolling (R) yang lambat dan terjadi
penurunan potensial EMG. Pada orang normal fase 1 ini tidak berlangsung lama
yaitu antara lima sampai sepuluh menit kemudian memasuki fase berikutnya.
3. Fase 2
Pada fase ini, tampak kompleks K pada gelombang EEG,
sleep spindle (S) atau gelombang delta (maksimum 20%). Elektrokulogram sama
sekali tidak terdapat REM atau R dan kedip mata. EMG potensialnya lebih rendah
dari fase 1. Fase 2 ini berjalan relatif lebih lama dari fase 1 yaitu antara 20
sampai 40 menit dan bervariasi pada tiap individu.
4. Fase 3
Pada fase ini gelombang delta menjadi lebih banyak
(maksimum 50%) dan gambaran lain masih seperti pada fase 2. Fase ini lebih lama
pada dewasa tua, tetapi lebih singkat pada dewasa muda. Pada dewasa muda
setelah 5 –10 menit fase 3 akan diikuti fase 4.
5. Fase 4
Pada fase ini gelombang EEG didominasi oleh gelombang
delta (gelombang delta 50%) sedangkan gambaran lain masih seperti fase 2. Pada
fase 4 ini berlangsung cukup lama yaitu hampir 30 menit.
6. Fase REM
.
Gambaran EEG tidak lagi didominasi oleh delta tetapi
oleh LVM seperti fase 1, sedangkan pada EOG didapat gerakan mata (EM) dan
gambaran EMG tetap sama seperti pada fase 3. Fase ini sering dinamakan fase REM
yang 6 biasanya berlangsung 10 –15 menit. Fase REM umumnya dapat dicapai dalam
waktu 90-110 menit kemudian akan mulai kembali ke fase permulaan fase 2 sampai
fase 4 yang lamanya 75-90 menit. Setelah itu muncul kembali fase REM kedua yang
biasanya lebih lama dari eye movement (EM) dan lebih banyak dari REM pertama.
Keadaan ini akan berulang kembali setiap 75 – 90 menit tetapi pada siklus yang
ketiga dan keempat , fase 2 menjadi lebih panjang fase 3 dan fase 4 menjadi
lebih pendek. Siklus ini terjadi 4 – 5 kali setiap malam dengan irama yang
teratur sehingga orang normal dengan lama tidur 7 – 8 jam setiap hari terdapat
4-5 siklus dengan lama tiap siklus 75 – 90 menit.
2) Apa yang menyebabkan menggigil saat mandi? Bagaimana mekanismenya?
Ketika hipotalamus (pusat suhu) mendeteksi bahwa suhu tubuh terlalu panas
atau terlalu dingin, pusat akan memberikan prosedur penurunan atau peningkatan
suhu yang sesuai.
Mekanisme Peningkatan Temperatur Bila Tubuh
Terlalu Dingin
Pusat suhu menggunakan 3 mekanisme untuk menaikkan panas tubuh ketika
temperatur menjadi rendah:
- Vasokontriksi Kulit di Seluruh Tubuh. Hal ini
disebabkan oleh rangsangan dari pusat simpatis hipotalamus posterior.
- Piloereksi. Yang
berarti “berdiri pada akarnya”. Rangsangan simpatis menyebabkan arektor
pili yang melekat ke folikel rambut berkontraksi, sehingga rambut berdiri
tegak, walaupun mekanisme ini pada manusia tidak berpengaruh, pada hewan
memungkinkan untuk membentuk lapisan tebal “isolator udara” yang
bersebelahan dengan kulit, sehingga pemindahan panas ke lingkungan
sangat ditekan.
- Peningkatan Pembentukan Panas. Pembentukan
panas oleh system metabolism meningkat dengan memicu terjadinya menggigil,
rangsangan simpatis untuk pembentukan panas, dan sekresi tiroksin.
3) Apa itu sistem ARAS (Arousal Reaction) ?
Arousal reaction adalah keadaan fisiologis dan psikologis yang terjaga atau
reaktif terhadap rangsangan. Ini melibatkan aktivasi dari sistem yang
mengaktifkan retikuler di batang otak, sistem saraf otonom dan sistem endokrin,
sehingga dapat menyebabkan peningkatan denyut jantung dan tekanan darah dan
kondisi kewaspadaan sensori, mobilitas dan kesiapan untuk merespon.
Ada banyak sistem syaraf yang berbeda yang terlibat dalam apa yang dikenal sebagai sistem arousal. Empat sistem utama yang berasal dari batang otak, dengan koneksi memperluas seluruh korteks, didasarkan pada neurotransmiter otak, asetilkolin, norepinefrin, dopamin, dan serotonin. Ketika sistem ini bekerja, daerah saraf menerima menjadi lebih sensitif dan responsif terhadap sinyal masuk.
Ada banyak sistem syaraf yang berbeda yang terlibat dalam apa yang dikenal sebagai sistem arousal. Empat sistem utama yang berasal dari batang otak, dengan koneksi memperluas seluruh korteks, didasarkan pada neurotransmiter otak, asetilkolin, norepinefrin, dopamin, dan serotonin. Ketika sistem ini bekerja, daerah saraf menerima menjadi lebih sensitif dan responsif terhadap sinyal masuk.
4) Bagaimana mekanisme penyimpanan memori terkait dengan belajar?
Simple, mekanisme memori itu ada dua macam yaitu jangka pendek dan jangka
panjang. Penyimpanan memori jangka pendek berkaitan dengan habituasi dan
sensitisasi. Habituasi merupakan pengurangan respon terhadap adanya stimulus
yang sama secara berulang, terutama jika tidak ada pengaruh seperti hukuman
atau hadiah. Sedangkan sensitisasi merupakan peningkatan respon terhadap
stimulus yang ringan menyertai stimulus yang kuat atau berbahaya. Kedua bentuk
pembelajaran ini mempengaruhi tempat yang sama dengan cara yang berbeda.
Habituasi menekan aktivitas sinaps pada bagian aferen dan eferen sedangkan
sensitisasi meningkatkannya. Jika pada memori jangka pendek terjadi perubahan
sementara berupa penguatan sinaps, pada memori jangka panjang terjadi aktivasi
gen spesifik yang mengontrol sintesis protein yang dibutuhkan untuk perubahan
struktural dan fungsional jangka panjang.
5) Hormon apa sajakah yang berperan dalam mekanisme tidur?
1. Noradrenaline/Adrenaline
Hormon ini berfungsi untuk merangsang atau memperpanjang kondisi terjaga.
Dengan adanya hormon ini, tubuh akan senantiasa didorong untuk terus
beraktivitas. Itulah sebabnya, hormon ini sering juga dianggap sebagai zat
kimia yang mendorong agresivitas.
2. Dopamin
Hormon ini merupakan neorotransmiter otak yang berperan dalam pengaturan
gerak. Selain itu, dopamin juga memberikan rasa segar dan penuh semangat.
3. Asetilkolin
Hormon ini bertugas mengaktifkan otak dan meningkatkan kebugaran. Pada
tahap tidur REM dan saat terjaga, kadar asetilkolin tinggi di dalam darah.
4. Hipokretin
Hormon ini bertugas untuk mencegah tidur atau menjaga seseorang tetap
terjaga.
5. Histamin
Histamin mengaktifkan otak selama terjaga. Saat bergerak kadarnya sangat
banyak dan berkurang saat bersantai. Hormon ini tidak diproduksi pada saat kita
tidur.
6. GABA
(Gamma Amino Butyric Acid)
Bertugas untuk menghambat status terjaga.
7. Galanin
Galanin juga menghambat status terjaga.
8. Adenosin
Hormon ini merangsang tidur. Adenosin dihambat oleh komsumsi kafein.
9. Serotonin
Serotonin mempunyai efek menenangkan. Hormon ini menyiapkan otak dan tubuh
untuk masuk ke tahap tidur dalam dengan cara mengurangi sistem aktivitas tubuh.
10. Melatonin
Hormon ini dapat menurunkan kewaspadaan dan memicu kantuk.
6) Di manakah pusat tidur diatur?
Aktivitas tidur diatur dan dikontrol oleh dua system
pada batang otak, yaitu Reticular Activating System (RAS) dan Bulbar
Synchronizing Region (BSR). RAS di bagian atas batang otak diyakini memiliki
sel-sel khusus yang dapat mempertahankan kewaspadaan dan kesadaran; memberi
stimulus visual, pendengaran, nyeri, dan sensori raba; serta emosi dan
proses berfikir. Pada saat sadar, RAS melepaskan katekolamin, sedangkan pada
saat tidur terjadi pelepasan serum serotonin dari BSR .
