Language
Country/Area
No result found
Pengorganisasian diri yang menakjubkan: Bagaimana CPG mempertahankan fleksibilitas dalam berbagai tindakan?
Generator pola sentral (CPG) adalah sirkuit saraf biologis yang mengatur diri sendiri yang dapat menghasilkan keluaran ritmis tanpa adanya masukan ritmis. Pola aktivitas saraf yang saling terkait erat ini mendorong perilaku motorik ritmis dan khas yang kita alami seperti berjalan, berenang, bernapas, atau mengunyah. Meskipun mereka dapat berfungsi secara normal tanpa adanya masukan dari area otak yang lebih tinggi, mereka tetap memerlukan masukan pengaturan, dan keluaran mereka tidak tetap. Responsivitas yang fleksibel terhadap masukan sensorik merupakan sifat penting dari perilaku yang didorong oleh CPG.
Fisiologi"Untuk diklasifikasikan sebagai generator ritmis, CPG memerlukan dua atau lebih proses untuk berinteraksi sedemikian rupa sehingga setiap proses meningkat dan menurun secara berurutan, dengan hasil bahwa interaksi tersebut berulang kali mengembalikan sistem ke keadaan awalnya."< /p>
Neuron CPG
Neuron CPG dapat memiliki sifat membran intrinsik yang berbeda. Beberapa neuron dapat memicu potensial aksi dalam semburan, sedangkan yang lain bersifat bistabil dan dapat dipicu oleh pulsa arus depolarisasi dan diakhiri oleh pulsa arus hiperpolarisasi. Banyak neuron CPG yang aktif setelah pelepasan inhibisi (disebut pengikatan ulang pasca-inhibisi), sementara sifat umum lainnya adalah pengurangan laju aktivasi selama periode depolarisasi konstan (disebut adaptasi laju lonjakan).
Pembentukan Ritme
Pembentukan ritme dalam jaringan CPG bergantung pada sifat intrinsik neuron CPG dan koneksi sinaptiknya. Ada dua mekanisme dasar pembangkit ritme yang bekerja di sini: metronom/pengikut dan penghambatan bersama. Dalam jaringan yang digerakkan oleh metronom, satu atau lebih neuron bertindak sebagai osilator inti (metronom), yang menggerakkan neuron lain yang tidak meledak (pengikut) ke dalam pola ritmis. Dalam jaringan yang digerakkan oleh penghambatan bersama, dua (kelompok) neuron saling menghambat. Jaringan ini disebut osilator semi-sentral. Ketika terisolasi, neuron ini tidak memiliki aktivitas ritmis, tetapi ketika digabungkan melalui koneksi penghambat, mereka dapat menghasilkan pola aktivitas bergantian.
"Gap junction juga berkontribusi pada osilasi ritmis dan sinkronisasi neuronal dalam CPG."
Dinamika sinaptik jangka pendek
Jaringan CPG memiliki koneksi sinaptik berulang yang luas, termasuk eksitasi timbal balik dan inhibisi timbal balik. Sinapsis dalam jaringan CPG mengalami modifikasi yang bergantung pada aktivitas jangka pendek. Depresi dan fasilitasi sinaptik jangka pendek dapat berperan dalam ledakan aktivitas dan penghentian aktivitas.
Sirkuit CPG
Sirkuit CPG yang dianggap terlibat dalam kontrol motorik terdiri dari neuron motorik dan neuron intraspinal yang terletak di daerah toraks bawah dan lumbar sumsum tulang belakang, serta di setiap segmen saraf di tali saraf ventral invertebrata. Neuron CPG yang terlibat dalam menelan terletak di batang otak, khususnya di nukleus lingual di medulaoblongata. Meskipun lokasi umum neuron CPG sering dapat disimpulkan, lokasi dan identitas spesifik neuron yang berpartisipasi masih dalam eksplorasi.
Neuromodulasi
Organisme harus menyesuaikan perilakunya untuk memenuhi tuntutan lingkungan internal dan eksternalnya. Sebagai bagian dari sirkuit saraf organisme, generator pola pusat dapat disetel untuk beradaptasi dengan kebutuhan dan lingkungan organisme. Regulasi memiliki tiga peran dalam sirkuit CPG:
- Regulasi merupakan sifat intrinsik jaringan CPG atau diperlukan untuk memicu aktivitasnya.
- Penyetelan mengubah konfigurasi fungsional CPG untuk menghasilkan keluaran yang berbeda.
- Regulasi mengubah komposisi neuron CPG dengan mengalihkan neuron di antara jaringan dan menggabungkan jaringan yang sebelumnya independen menjadi entitas yang lebih besar.
Pada hewan pengerat, pemblokiran koneksi neuromodulatori secara signifikan mengurangi aktivitas ritmik dan dapat sepenuhnya menghapus simulasi pergerakan yang diinduksi obat. Fenomena ini menunjukkan bahwa regulasi saraf sangat penting untuk fleksibilitas CPG.
Umpan balik sensorik
Sementara teori pembentukan pola sentral mengharuskan ritme dasar dan pembentukan pola dihasilkan secara terpusat, CPG dapat merespons umpan balik sensorik untuk mengubah pola dengan cara yang sesuai dengan perilaku. Bahkan umpan balik yang diterima selama fase tertentu dari pola gerakan mungkin memerlukan perubahan di bagian lain dari siklus pola untuk mempertahankan hubungan terkoordinasi tertentu. Misalnya, kerikil di dalam sepatu kanan akan mengubah seluruh gaya berjalan, meskipun stimulus hanya ada saat berdiri dengan kaki kanan. Penyesuaian ini mungkin disebabkan oleh efek umpan balik sensorik yang meluas dan tahan lama pada CPG, atau karena efek jangka pendek pada beberapa neuron yang pada gilirannya memodulasi neuron di dekatnya, sehingga memperluas umpan balik ke seluruh CPG.
Fungsi
CPG dapat menjalankan berbagai fungsi, termasuk gerakan, pernapasan, pembangkitan ritme, dan fungsi osilasi lainnya. Keragaman fungsi ini menunjukkan peran utamanya dalam berbagai aktivitas.
Ketika mempertimbangkan fleksibilitas dan responsivitas CPG, kita tidak dapat tidak bertanya-tanya bagaimana mekanisme pengaturan diri sirkuit saraf ini dapat menginspirasi eksplorasi teknologi baru kita?
