BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 4 BAB Anatomi Otak TINJAUAN PUSTAKA Gambar 2.1 Anatomi Otak Sumber: Moore, K. L., & Agur, A. M. R. (2007). Serebrum terdiri dari hemisfer serebri yang membentuk sebagian besar otak. Fisura longitudinalis serebrum (fisura interhemisferik) membagi dua hemisfer hingga ke korpus kalosum. Setiap hemisfer memiliki permukaan lateral, medial, dan basal. Area peralihan di antara permukaan (dorso-) lateral dan medial disebut regio parasagitalis. Setiap hemisfer dibagi menjadi empat lobus: frontalis, parietalis, temporalis, dan oksipitalis. Lobus frontalis menempati bagian lateral medial fosa kranium, dan lobus oksipital menempati bagian belakang hingga tentorium serebri. Insula terkadang dihitung sebagai lobus kelima.

2 5 2.2 Kognisi Kognisi adalah kemampuan untuk mengenal/ mengetahui hal mengenai benda atau keadaan atau situasi, yang dikaitkan dengan pengalaman pembelajaran dan kapasitas intelejensi seseorang. Termasuk dalam fungsi kognisi adalah memori/ daya ingat, konsentrasi/ perhatian, orientasi, kemampuan berbahasa, berhitung, visuospatial, fungsi eksekutif, abstraksi, dan taraf intelejensi. (Dharmono, 2013) Konsentrasi Berpikir Konsentrasi berpikir adalah pemusatan dari aktivitas mental yang memperbolehkan manusia mengambil sebagian terbatas informasi dari luasnya aliran informasi yang tersedia dari dunia sensorik dan memori. Manusia terkadang memusatkan aktivitas mental kita karena ingin memberi perhatian ke beberapa stimulus spesifik. (Matlin, M. W., 2009). Sensasi Proses terkontrol Memori Perhatian/Konsentrasi Tindakan Proses berpikir Proses otomatis Gambar 2.2 Konsentrasi Berpikir Sumber: Matlin, M., W. (2009) Faktor-faktor yang Mempengaruhi Konsentrasi Berpikir Fungsi suatu organ atau penyimpangan yang terlihat pada perilaku dan pikiran seseorang dapat disebabkan oleh berbagai faktor yakni faktor organik dan faktor psikologik. Faktor organik yang dapat mempengaruhi pikiran dan perilaku seseorang antara lain kerusakan sel-sel otak, ketidakseimbangan hormon, atau terjadinya degenerasi jaringan. Faktor psikologik yang mempengaruhi pikiran dan perilaku antara lain suatu peristiwa yang menggoncangkan emosi, sikap, perilaku, dan perkataan seseorang. (Elvira, S. D., 2013). Secara sosio-demografik, terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan perkembangan kognisi yakni berat badan ketika lahir (kemampuan lebih rendah ditemukan pada berat bayi lahir rendah), jenis kelamin (kemampuan

3 6 lebih rendah ditemukan pada laki-laki), kesulitan pertumbuhan ketika anak, usia ibu ketika melahirkan (semakin tua usia ibu semakin tinggi kemampuan kognisi anak), tingkat pendidikan orang tua, jumlah anak dalam keluarga, pendapatan keluarga, tipe single parent dan jam kerja orangtua keluarga. (Bromley C., 2009) Trail Making Test Dua strategi utama dalam penilaian neuropsikologikal adalah dengan pendekatan kualitatif atau gejala pathognomonik dan penggunaan skor kuantitatif. Pendekatan gejala pathognomonik mengasusmsikan adanya perbedaan karakter indikasi kerusakan otak. Rotasi dan perservasi adalah contoh dari gejala-gejalanya. Tambahan lainya dapat berupa afasia, tremor, distorsi menggambar, kesulitan dalam berhitung pembagian serial, respon clang, menghiraukan porsi dari lapangan pandang (visual neglect), atau kesulitan membedakan apakah stimulus di kanan atau kiri ketika diberikan secara bersamaan (supresi bilateral dan stimulus simultan). (Gorth-Marnat, 2003) Trail Making Test adalah tes yang mudah untuk dikerjakan dan digunakan secara luas yang mengharuskan klien untuk menggambar garis yang menghubungkan secara konsekutif angka lingkaran (Part A) diikuti oleh tugas serupa yang mana mereka menggambar garis penghubung antara angka dan huruf dalam lingkaran (Part B). Skor didasarkan pada total waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan Part A dan total waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan Part B. Tes ini awalnya dikembangkan oleh U.S. Army psychologists dan dipertimbangakan untuk umum. Jadi tes ini dapat direproduksi tanpa membutuhkan ijin. Bentuk lainnya telah dikembangkan (Trails C) yang dapat digunakan untuk tes yand diulang dengan mengurangi bias peningkatan performa karena efek latihan. Petunjuk interpretative menunjukkan bahwa skor yang rendah menggambarkan kesulitan pasien dalam menangani lebih dari satu stimulus dalam satu waktu dan mempertahankan fleksibilitas mental dan orientasi. Reitan dan Wolfson (1993) dalam Gorth-Marnat, Gary (2003) memberikan klasifikasi umum untuk skor Trail A dengan jarak normal dari 0 sampai 39;

4 7 kerusakan ringan, 40 sampai 50; dan kerusakan sedang hingga berat, 52 atau lebih. Performa normal Trails B berjarak normal antara 0 dan 85; kerusakan ringan, ; dan kerusakan berat adalah 121 atau lebih. Meskipun begitu, karena Trail Making dipengaruhi oleh usia, edukasi, dan intelegensia, kebanyakan penulis merekomendakasikan penggunaan skor yang disesuaikan dengan usia dan edukasi (Tabel 2.1). Tabel 2.1 Skor Trail Making sesuai Usia Sumber : Gorht-Marnat, Gary (2003) 2.3 Biomolekul Biomolekul adalah sekumpulan atom yang terikat bersama, merepresentasikan unit dasar terkecil dari komponen kimia yang dapat mengambil bagian dalam reaksi kimia yang berperan dalam proses pengaturan dan metabolik dari organisme hidup. ( Karbohidrat Karbohidrat adalah kelompok senyawa karbonil yang terbentuk secara alami (aldehida atau keton) yang juga mengandung beberapa kelompok hidroksil. Karbohidrat termasuk gula tunggal (monosakarida) dan polimernya (oligosakarida dan polisakarida). (Bender & Mayes, 2015). Karbohidrat polimerik -di atas semua pati, juga beberapa disakarida- adalah komponen penting, tapi tidak esensial. Dalam usus, mereka dipecah menjadi

5 8 monosakarida dan diresorbsi dalam bentuk ini. Bentuk karbohidrat yang didistribusikan oleh vertebrata adalah glukosa ( gula darah ). Diambil oleh sel dan dipecah untuk mendapatkan energi (glikolisis) atau diubah ke dalam bentuk metabolit lain. Beberapa organ (khususnya hati dan otot) menyimpan glikogen sebagai karbohidrat simpanan polimer. Molekul glikogen terikat secara kovalen ke protein, glikogenin. Polisakarida digunakan oleh banyak organisme sebagai material pembangun Oligosakarida Ketika kelompok hidroksil anomerik dari satu monosakarida terikat secara glikosidikal dengan salah satu kelompok OH lain, disakarida terbentuk. Tiga bentuk oligosakarida adalah maltose, laktosa, dan sukrosa. (Bender & Mayes, 2015; Nelson & Cox, 2013). Maltosa terbentuk sebagai produk pecahan dari pati yang terkandung dalam malt (gula malt) dan sebagai perantara dalam pencernaan usus. Dalam maltose, kelompok anomerik OH dari satu molekul glukosamemiliki sebuah ikatan α- glikosidik dengan C-4 dalam residu kedua glukosa. Laktosa (gula susu) adalah karbohidrat terpenting dalam susu mamalia. Dalam laktosa, kelompok anomerik OH dari galaktosa membentuk sebuah ikatan β-glikosidik dengan C-4 dari glukosa. Molekul laktosa berbentuk memanjang, dan kedua cincin pyran terletak dalam bidang yang sama. Sukrosa terdapat dalam tumbuhan sebagai bentuk karbohidrat yang ditranspor dan yang disimpan. Manusia menyukainya karena rasanya yang manis. Sumber sukrosa yang digunakan adalah tumbuhan yang memiliki kadarnya yang banyak, seperti batang tebu, madu (adalah campuran glukosa da nfruktosa). Dalam sukrosa, dua kelompok anomerik OH dari glukosa dan fruktosa memiliki ikatan glikosidik; karena itu sukrosa adalah satu dari gula non-reducing.

6 Metabolisme Karbohidrat Gambar 2.3 Metabolisme karbohidrat Sumber: McKee, T. & McKee, J. (2011). Jalur utama dalam metabolisme karbohidrat adalah glikogenesis, glikogenolisis, jalur pentose fosfat, dan siklus asam sitrat, kelebihan glukosa diubah menjadi bentuk simpanan, glikogen, oleh glikogenesis. Ketika glukosa dibutuhkan sebagai sumber energi atau precursor molekul dalam proses biosintetik, glikogen didegradasi oleh glikogenolisis. Glukosa dapat diubah menjadi ribose-5-fosfat (komopenen nukleotida) dan NADPH (pereduksi kuat) oleh jalur pentose fosfat. Glukosa dioksidasi oleh glikolisis, sebuah jalur pembentukan energy yang mengubahnya menjadi piruvat. Dalam kondisi tidak ada oksigen, piruvat diubah menjadi laktat. Ketika ada oksigen, piruvat dedagradasi untuk membentuk asetil- CoA. Sejumlah energi dalam bentuk ATP dapat diekstraksi dari asetil-coa oleh siklus asam sitrat dan sistem transpor electron. Metabolisme karbohidrat terkait erat dengan metabolisme nutrien lainnya, contohnya, asetil-coa juga dibentuk dari pemecahan asam lemak dan asam amino tertentu. Ketika asetil-coa berlebihan,

7 10 jalur lain mengubahnya menjadi asam lemak.(gambar 2.3) (McKee & McKee, 2011; Bender & Meyes, 2015) Definisi dan Bentuk-bentuk Glukosa Glukosa adalah bahan bakar metabolik utama pada mamalia, yang merupakan precursor untuk sintesis semua karbohidrat lain di tubuh, dengan rumus bangun C6H12O6 (Bender & Mayes, 2015). Glukosa dengan empat atom karbon asimetrik dapat membentuk enam belas isomer memiliki empat bentuk isomerasi penting, yakni isomerasi D dan L, struktur cincin piranosa dan furanosa, anomer alfa dan beta, epimer, dan isomerasi aldosaketosa (Gambar 2.4). (Koolman & Roehm 2007; Bender & Mayes, 2015). Isomerasi D dan L adalah isomerasi menurut arah rotasi sinar terpolarisasi dari strukur kimia, pada mamalia bentuk terbanyak dari isomerasi glukosa adalah gula-d. Glukosa dalam larutan bersifat rotasi ke kanan atau dekstratorik sehingga disebut dekstrosa. Struktur cincin piranosa dan furanosa menunjukkan struktur bangun glukosa dalam bentuk segi enam (piranosa) dan segi lima (furanosa). Glukosa dalam tubuh manusia terbanyak dalam bentuk piranosa. Anomer alfa dan beta ditentukan oleh kombinasi satu gugus aldehida atau keton dengan satu gugus alkohol. Contohnya adalah glukosa kristal α-dglukopiranosa pada larutan, struktur siklik dipertahankan, tetapi terjadi isomerase di sekitar posisi satu (atom karbon anomerik) untuk menghasilkan campuran α- glukopiranosa dan β-glukopiranosa. Epimer adalah isomer-isomer glukosa yang berbeda akibat variasi konfigurasi OH dan H pada atom karbon dua, tiga, dan empat, yakni manosa dan galaktosa yang dibentuk oleh epimerisasi atom karbon dua.

8 11 Isomerasi aldose-ketosa adalah isomerasi dengan rumus molekul sama tetapi berbeda dalam rumus strukturnya, contohnya adalah fruktosa yang memiliki sebuah gugus keto potensial di posisi dua. Gambar 2.4 Bentukbentuk glukosa Sumber : Muray, Robert K. (2003) Metabolisme Glukosa Metabolisme adalah interkonversi dari komoponen kimiawi dalam tubuh, jalur yang dipakai oleh molekul individual, interelasi dan mekanisme yang meregulasi aliran metabolit melalui jalur-jalur. Jalur metabolisme dibagi menjadi tiga kategori: jalur anabolik, jalur katabolik, dan jalur amfibolik. (Bender & Mayes, 2015). Terdapat dua jalur penting dalam metabolisme glukosa, yaitu glikolisis dan glukoneogenesis. Glikolisis adalah rute utama konversi anaerobik enzimatik dari glukosa menjadi senyawa piruvat yang lebih sederhana dan energy yang disimpan dalam bentuk ATP. (Saunders, 2007; Bender & Meyes, 2015; Nelson & Cox, 2013).

9 12 Untuk setiap molekul glukosa yang melalui fase preparatory, dua molekul dari gliseraldehida 3-fosfat terbentuk; keduanya melewati fase pauoff. Piruvat adalah produk akhir dari fase kedua glikolisis. Untuk setiap molekul glukosa, dua ATP dipakai dalam fase preparatory, dan empat ATP dihasilkan dalam fase payoff, memberikan hasil bersih dua ATP per molekul glukosa yang diubah menjadi piruvat. (Gambar 2.5) Gambar 2.5 Glikolisis Sumber :Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2013).

10 Glucose Meter Glucose meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar gula darah. Sensor yang digunakan memiliki pendekatan enzimatik, yang berarti mengambil keuntungan dari oxidase glukosa dengan enzim glukosa oxidase. Adanya glukosa oksidase mengkatalisis reaksi kimia glukosa dengan oksigen, mengakibatkan peningkatan ph, menurunkan tekanan parsial oksigen, dan meningkatkan hydrogen peroksidase karena oksidasi dari glukosa ke asam glukonik. (Yanes, 2013). Strip tes mengukur perubahan dalam satu atau beberapa komponen ini untuk menentukan konsentrasi glukosa. Strip yang digunakan memiliki tiga terminal atau elektroda yakni, reference electrode, working electrode, dan trigger electrode. (Gambar 2.7). (Yanes, 2013). Voltase negative -0,4 V diaplikasikan ke reference electrode. Ketika darah atau cairan glukosa diletakkan dalam strip, reaksi kimia terjadi di dalamnya, menimbulkan sebuah arus listrik kecil dengan proporsi ke konsentrasi glukosa. Arus ini secara konstan dimontor ketika strip diletakkan dalam posisinya, shingga alat dapat memonitor ketika darah diletakkan. (Yanes, 2013). Gambar 2.6 Terminal Elektroda Strip Glukosa Sumber: Yanes (2007) Setelah reaksi kimia stabil, 5 detik, voltase dibaca oleh alat dan dibandingkan dengan tabel pembanding untuk mendapatkan nilai glukosa

11 14 proporsional dalam mg/dl. Nilai ini dikirim ke host komputer untuk menginformasikan nilai glukosa. (Yanes, 2013). 2.5 Kadar Glukosa Kontinu pada Subjek Nondiabetik. Gambar 2.7 Kadar Gula Darah Kontinu Normal. Sumber : Freckmann, G., et al (2007). Kadar rerata 24 jam konsentrasi glukosa interstisial adalah 89.3 ± 6.2 mg/dl (jarak mg/dl), dengan rerata konsentrasi glukosa 93.0 ± 7.0 mg/dl pada siang hari (7 pagi ke 11 siang) dan 81.8 ± 6.3 mg/dl selama malam hari (11 siang ke 7 malam). (Gambar 2.8). (Freckman, G, et al, 2007).

12 Hubungan Kadar Gula Darah dengan Kognisi Terdapat berbagai mekanisme yang menyatakan pengaruh glukosa terhadap kognisi manusia, yakni metabolisme yang terjadi di otak dan mekanisme hormon epinefrin yang diregulasi glukosa di otak Metabolisme di Otak Otak dan area lainnya di sistem saraf pusa (SSP) memiliki kebutuhan ATP yang tinggi. Meskipun otak hanya 2% dari massa tubuh, ia mengkonsumsi sekitar 20% oksigen yang dimetabolisme dan 60% glukosa. Kebutuhan energi yang tinggi dari saraf adalah karena pompa ion dependen ATP (terutama Na+/K+ ATPase) dan proses transpor aktif lainnya yang membutuhkan konduksi saraf. (Koolman & Roehm, 2007). Gambar 2.6 Pengaturan Gula Darah di Pembuluh Darah Sumber : Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2013). Glukosa secara normal adalah satu-satunya metabolit yang dapat mencukupkan kebutuhan otak terhadap jumlah ATP melalui glikolisis aerobik dan disusul oleh oxidase ke CO2 dan H2O. Lemak tidak dapat melewati sawar darah otak, dan asam amino juga hanya tersedia di otak dalam jumlah terbatas. Neuron hanya memiliki sedikit simpanan glikogen, neuron bergantung pada pasokan konstan glukosa dari darah (Gambar 2.6). Penurunan glukosa darah yang berat - seperti yang dapat terjadi setelah overdosis insulin pada diabetes- dengan cepat

13 16 menurunkan tingkat ATP dalam otak. Ini menghasilkan kehilangan kesadaran dan penurunan neurologis yang dapat mengarah ke kematian. (Koolman & Roehm, 2007). Selama periode kelaparan, otak, setelah beberapa waktu mendapatkan kemampuan untuk menggunakan badan keton untuk menggantikan glukosa membentuk ATP. Dalam minggu pertama periode kelaparan, terdapat peningkatan kuat dalam aktivitas enzim yang dibutuhkan untuk ini dalam otak. Degradasi badan keton dalam SSP menghemat glukosa dan karenanya menurunkan pemecahan protein otot yang mempertahankan glukoneogenesis dalam hati selama kelaparan. Setelah beberapa minggu, pemecahan otot yang luas menurun hingga sepertiga dari jumlah awal. (Gambar 2.7). (Koolman & Roehm, 2007). Gambar 2.7 Metabolisme Glukosa di Otak. Sumber : Koolman, J. & Roehm K. H. (2007) Mekanisme Hormon Epinefrin terhadap Memori Respons hormonal dapat berkontribusi terhadap proses memori, ketika seseorang ditanyakan di mana memparkirkan mobilnya minggu lalu, kemungkinan besar tidak dapat mengingatnya, tetapi jika pada saat itu mobil yang diparkirnya ditabrak oleh mobil lain, kejadian bermakna ini kemungkinan besar akan diingat

14 17 sehingga ia dapat mengingat dengan tepat di mana ia memarkirkan mobilnya minggu lalu. Perhatikan bahwa jumlah informasi yang diperoleh dalam dua situasi tersebut tidaklah terlalu berbeda (sama-sama memarkirkan mobil). Mengapa otak menyimpan informasi mendetail tentang pengalaman jika terjadi kecelakaan tetapi tidak jika tidak terjadi apa-apa? Jawabannya terdapat dalam pelepasan hormone terkait stress ketika melihat tabrakan, hormone yang meregulasi pembentukan sebuah memori baru. Hormon yang berpengaruh paling besar adalah epinefrin, sebuah hormone katekolamin yang dilepaskan di medulla adrenal sebagai respon pengalaman arousal. (Gold, 1995) Meskipun epinefrin tidak masuk ke dalam otak dalam jumlah besar, itu dapat memodulasi fungsi otak oleh mekanisme batang otak, dengan mengaktivasi saraf nukleus traktus solitarius. Sebagai tambahan epinefrin dapat meregulasi pembentukan memori dengan mekanisme intermediet di luar sistem saraf pusat, yakni aksi dari epinefrin yang meningkatkan pelepasan glukosa ke pembuluh darah. Berdasarkan ini efek epinefrin terhadap fungsi otak dimediasi oleh konsentrasi glukosa darah yang beredar. (Gold, 1995; Cahil 2003).

15 18 BAB 3 KERANGKA KONSEP DAN DEFINISI OPERASIONAL 3.1 Kerangka Konsep Pada penelitian ini kerangka konsep korelasi kadar gula darah dengan konsentrasi berpikir diuraikan sebagai berikut: Variabel Independen Variabel Dependen Kadar Gula Darah Konsentrasi Berpikir Keterangan : Garis menyambung merupakan variabel yang diteliti. 3.2 Definisi Operasional Variabel Definisi Operasional Cara Ukur Alat Ukur Hasil Ukur Skala Kadar Gula Kadar Gula Sesuai Glucose Kadar gula Numerik Darah Darah yang prosedur meter. darah dari diukur setelah pengukur pembuluh berpuasa selama an darah lebih dari glukosa perifer delapan jam dan menggun (mg/dl) kadar gula darah akan satu jam setelah glucose makan. meter.

16 19 Konsentrasi Konsentrasi Sesuai Trail Waktu Numerik Berpikir berpikir yang prosedur making dalam detik diukur setelah pengukur test B. yang pengukuran an dibutuhkan kadar gula darah konsentra untuk berpuasa selama si menyelesaik lebih dari berpikir an tugas delapan jam dan menggun dengan kadar gula darah akan trail sempurna satu jam setelah makin (Skor). makan. test B. 3.3 Hipotesis Ada korelasi antara kadar gula darah dengan konsentrasi berpikir.