Zat Hitam: Anatomi, Fungsi, dan Penyakit Terkait

Substansi nigra adalah bagian heterogen dari mesencephalon, wilayah spesifik otak. Demikian juga, itu terdiri dari elemen penting dari sistem ganglia basal.

Secara khusus, ini merupakan bagian punggung otak yang ditandai dengan memiliki neuron yang mengandung neuromelanin, pigmen gelap spesifik otak.

Nama substansi hitam, kemudian, mengacu pada penampilan yang diambil neuron dari daerah spesifik mesencephalon. Ini memiliki warna gelap, sangat mirip dengan hitam.

Substansi nigra dibentuk oleh neuron dopaminergik dan GABAergik, dan memainkan peran penting dalam kontrol aktivitas motorik.

Pada artikel ini kami menjelaskan karakteristik substantia nigra, meninjau sifat anatomi dan fungsinya, serta mendiskusikan penyakit yang terkait dengan elemen otak ini.

Anatomi dari substantia nigra

Substansi nigra merupakan daerah otak yang terletak di dorsal ke batang-batang otak dan meluas secara rostrocaudal di sepanjang mesencephalon.

Studi pertama tentang zat khusus ini dibuat oleh Mingazzini pada tahun 1888 dan oleh Sano pada tahun 1919. Sejak itu, telah disimpulkan bahwa substantia nigra dibagi menjadi dua bagian makroskopis.

Yang pertama, dikenal sebagai bagian punggung, ditandai dengan menjadi zat yang sangat kaya akan neuron dengan neuromelanin. Warna pigmen ini membuat sel-sel di wilayah itu terlihat lebih gelap dari biasanya.

Bagian lain dari substantia nigra terletak di daerah yang lebih perut, di mana struktur zat hitam paling banyak ditemukan. Ini memiliki bentuk bulat telur datar dan ditandai dengan semakin miskinnya sel.

Akhirnya, beberapa penulis mempertahankan keberadaan bagian lateral substantia nigra. Namun, saat ini bagian ini dianggap bagian dari bagian perut zat.

Di sisi lain, dua bagian zat hitam juga dapat dengan mudah dibedakan melalui jenis neurotransmiter yang mereka sertakan. Sementara neuron dari bagian punggung mengandung konsentrasi dopamin yang tinggi, neuron dari bagian perut lebih kaya pada GABA.

Neuron Zat Hitam

Tiga jenis utama neuron telah dijelaskan dalam sistem saraf. Ini terutama dibedakan berdasarkan ukuran dan lokasinya.

Jenis neuron pertama adalah sel besar, mereka ditemukan di daerah ventral dari substantia nigra dan merujuk ke daerah yang dikenal sebagai zat hitam retikuler.

Tipe kedua dari neuron adalah sel yang agak lebih kecil yang diklasifikasikan sebagai "neuron sedang". Ini ditemukan di daerah punggung substantia nigra dan merujuk ke compactia nigra.

Akhirnya, tipe neuron ketiga adalah sel-sel kecil yang ditemukan dalam dua bagian zat hitam, punggung dan perut. Yaitu, baik zat silang hitam dan zat hitam pekat mengandung neuron kecil.

Neuron dopamin sangat berlimpah dalam zat hitam pekat (daerah dorsal), namun, mereka dapat ditemukan oleh berbagai daerah mesencephalon, termasuk daerah perut (zat reticulated hitam).

Neuron dopamin dibedakan oleh teknik histofuoresensi dan imunhistokimia, serta pewarnaan Nissl, karena neuron jenis ini memiliki massa substansi Nissl yang tinggi.

Neuron dopaminergik memiliki tubuh neuron sedang, yang terletak di zat hitam pekat. Ini menyajikan beberapa proses dendritik utama, biasanya antara 3 dan 6 proses yang dapat dibagi dua hingga 4 kali.

Satu atau dua dendrit dari neuron ini dimasukkan ke dalam substantia reticularis hitam. Akson sel dopaminergik berasal dari salah satu dendrit utama dan bukan mielin.

Akson tidak memancarkan agunan di dalam substantia nigra, dan bergerak melalui hipotalamus lateral, hingga mencapai daerah lurik. Dendrit lain dari neuron bercabang menjadi substansi hitam pekat.

Selain itu, neuron dopamin memiliki sebagian kecil neuron "non-dopaminergik" berukuran kecil dan berbentuk bintang, yang dendritnya tidak melebihi batas nuklir.

Zat hitam - Zat abu-abu - Zat putih

Terlepas dari substantia nigra, otak memiliki jenis zat serupa lainnya: materi putih dan materi abu-abu.

Prinsip daerah otak ini adalah sama. Mereka adalah struktur otak yang penuh dengan neuron dan namanya berhubungan terutama dengan penampilan jenis sel tersebut.

Dengan kata lain, neuron yang merujuk pada substantia nigra gelap, neuron dari materi abu-abu lebih berwarna abu-abu dan mereka dari materi putih ditandai oleh warna itu.

Namun, warna bukan satu-satunya elemen yang membedakan satu substansi dari substansi lainnya. Dalam pengertian ini, elemen terpenting yang memotivasi katalogisasi setiap jenis zat terletak pada lokasi, anatomi, dan fungsi neuron mereka.

Substansi abu-abu

Materi abu-abu terletak di korteks serebral dan di tengah sumsum tulang belakang (daerah di mana tidak ada zat putih atau zat hitam). Ini terutama terdiri dari soma neuronal dan dendrit tanpa mielin.

Ini berisi motonoeuronas, protoneuron vegetatif, neuron kordonal, neuron tipe I golgi dan ganglion tulang belakang. Karena tidak mengandung mielin, ia tidak mampu mengirimkan impuls saraf dengan cepat dan fungsinya terutama terletak pada proses kognitif yang berkaitan dengan penalaran.

Zat putih

Zat putih memiliki lokasi yang berlawanan dengan materi abu-abu. Dalam ensefalon terletak di bagian dalam (sedangkan zat abu-abu terletak di luar dan korteks) dan di sumsum tulang belakang terletak di luar (sedangkan zat abu-abu di tengah).

Materi putih juga ditandai dengan tersusunnya serabut saraf mielin yang mengandung banyak akson (tetapi bukan somas dan badan neuron).

Mengenai fungsinya, materi putih secara aktif mempengaruhi pembelajaran dan fungsi otak. Ini mendistribusikan potensi aksi dan bertindak sebagai retransmitter dan koordinator komunikasi antar daerah otak.

Zat hitam

Akhirnya, substantia nigra terletak di mesencephalon, terutama di daerah yang meliputi ganglia basal. Ini berisi akson, dendrit dan soma neuron, dan fungsi utamanya terkait dengan gerakan dan orientasi.

Jenis-jenis substantia nigra

Substansi nigra berbeda dari substansi putih dan materi abu-abu berdasarkan penampilan, lokasi, struktur dan fungsinya. Namun, dalam substantia nigra, dua wilayah spesifik juga dapat dibedakan.

Diferensiasi ini merespon terutama pada tipe-tipe neuron yang termasuk substantia nigra. Di beberapa daerah jenis sel tertentu mendominasi dan di tempat lain neuron yang berbeda dikonotasikan.

Demikian juga, dua wilayah substantia nigra dikaitkan dengan fungsi yang berbeda, serta patologi dari berbagai jenis.

Dua bagian dari substantia nigra adalah bagian kompak dan bagian reticulated. Bagian kompak termasuk kelompok dopaminergik yang berdekatan, dan bagian yang saling berhubungan juga menyangkut bagian lateral substantia nigra.

Zat hitam kompak

Bagian kompak dari substantia nigra ditandai oleh neuron hitam, diwarnai melalui pigmen neuromelanin. Pigmen ini bertambah seiring bertambahnya usia, sehingga neuron-neuron di wilayah ini menjadi lebih gelap seiring berjalannya waktu.

Bagian zat hitam ini dapat dibagi antara lantai ventral dan lantai punggung. Neuron-neuron dari bagian kompak menerima sinyal penghambatan dari akson kolateral dari neuron dari bagian retikulasi dari substantia nigra.

Sel-sel dopaminergik dari wilayah ini juga menginervasi struktur lain dari sistem ganglia basal seperti medial pallidum, bagian retikulasi dari substantia nigra dan nukleus subthalamic.

Kegiatannya terutama terkait dengan proses pembelajaran. Namun, operasi wilayah ini kompleks dan sedikit dipelajari saat ini.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa degenerasi neuron berpigmen dari zat hitam pekat merupakan tanda utama penyakit Parkinson, sehingga disarankan bahwa wilayah ini akan terlibat dalam pengembangan patologi.

Berkenaan dengan studi elektrofisiologi, beberapa penulis menunjukkan bahwa neuron di wilayah ini ditandai dengan menghadirkan potensi aksi dengan bentuk gelombang tiga fase, dengan fase positif pertama, dan dengan durasi rata-rata lebih dari 2, 5 milidetik.

Zat hitam reticulated

Zat hitam yang diikat silang berbeda dari zat hitam pekat oleh kepadatan neuron, yang jauh lebih kecil. Faktanya, daerah yang agak difus menghasilkan dan dendrit dari neuron lebih disukai tegak lurus terhadap aferen yang bergalur.

Ini didasari oleh populasi heterogen dari neuron GABAergic, sebagian besar neuron proyeksi ukuran besar dan sedang, serta interneuron kecil dengan bentuk bintang.

Kepadatan neuron yang rendah dari zat hitam reticular secara anatomis sangat mirip dengan balon pucat dan nukleus entopeduncular. Faktanya, karena sitologi, koneksi, neurokimia, dan fisiologinya, zat hitam retikuler dapat dianggap sebagai perpanjangan dari struktur otak ini.

Neuron menengah memiliki tubuh neuron dengan bentuk variabel. Ini bisa berbentuk segitiga, fusiform, ovoid atau poligon, biasanya mengandung antara 3 dan 5 dendrit primer yang berasal dari tubuh neuron.

Dendrit utama dari zat hitam retikuler terbentuk di kutub neuron gelendong, membelah secara dikotomis pada jarak pendek dari tubuh. Dendrit tersier biasanya muncul pada jarak yang sangat dekat, di dekat dendrit terminal.

Akson-neuron dari neuron adalah ribuan tahun dan berasal dari tubuh atau dendrit primer sel. Sebagian besar dari mereka berakhir dalam zat reticular hitam atau dalam zat hitam kompak.

Berkenaan dengan fungsinya, substansi hitam reticulated tampaknya terkait dengan proses orientasi dan okulasi. Demikian juga, struktur otak ini telah dikaitkan dengan penyakit dan epilepsi Parkinson.

Fungsi

Fungsi substantia nigra saat ini tentu saja kontroversial. Aktivitas wilayah otak ini, atau fungsi spesifik apa yang mereka lakukan, belum diperiksa secara menyeluruh.

Namun, data yang diperoleh tentang aktivitasnya menunjukkan bahwa substantia nigra dapat terlibat dalam empat proses utama: pembelajaran, perencanaan motorik, gerakan mata, dan pencarian hadiah.

Belajar

Hubungan antara belajar dan substantia nigra terkait dengan hubungan yang dimiliki struktur ini dengan penyakit Parkinson. Saat ini telah diketahui bahwa perubahan dalam neuron dari substantia nigra merupakan tanda patologi degeneratif.

Dalam pengertian ini, perubahan amnestik yang banyak subjek dengan penyebab Parkinson memotivasi dimulainya studi tentang peran substantia nigra dalam belajar.

Secara khusus, tim peneliti dari University of Pennsylvania menunjukkan bahwa stimulasi neuron dopaminergik dari substantia nigra dapat mengubah proses pembelajaran.

Penelitian ini dilakukan dalam kelompok subjek yang mengikuti pengobatan terhadap penyakit Parkinson melalui stimulasi mendalam, berkonotasi sebagai intervensi yang meningkatkan pembelajaran asosiatif dari para peserta.

Pencarian hadiah

Dalam penelitian sebelumnya yang sama, ditunjukkan bagaimana stimulasi neuron dopaminergik dari substantia nigra memberikan sensasi memuaskan pada individu.

Karena alasan ini, dikemukakan bahwa struktur otak ini bisa terkait erat dengan pencarian imbalan dan kecanduan.

Perencanaan motor

Peran substantia nigra dalam perencanaan motor adalah salah satu fungsi yang paling banyak dipelajari dan didokumentasikan.

Banyak penelitian menunjukkan bagaimana neuron substantia nigra memainkan peran penting dalam perkembangan gerakan tubuh, sebuah fakta yang secara luas tercermin dalam gejala parkinson yang menyebabkan kemundurannya.

Gerakan mata

Akhirnya, juga telah ditunjukkan bagaimana neuron dari substantia nigra melakukan intervensi dalam proses pergerakan mata. Fungsi ini tampaknya terutama dilakukan oleh zat hitam cross-linked.