I. DEFINISI Keseimbangan adalah kemampuan untuk mempertahankan kesetimbangan tubuh ketika di tempatkan di berbagai posisi. Definisi menurut O Sullivan, keseimbangan adalah kemampuan untuk mempertahankan pusat gravitasi pada bidang tumpu terutama ketika saat posisi tegak. Selain itu menurut Ann Thomson, keseimbangan adalah kemampuan untuk mempertahankan tubuh dalam posisi kesetimbangan maupun dalam keadaan statis atau dinamis, serta menggunakan aktivitas otot yang minimal. Keseimbangan juga bisa diartikan sebagai kemampuan relatif untuk mengontrol pusat massa tubuh (center of mass) atau pusat gravitasi (center of gravity) terhadap bidang tumpu (base of support). Keseimbangan melibatkan berbagai gerakan di setiap segmen tubuh dengan di dukung oleh sistem muskuloskleletal dan bidang tumpu. Kemampuan untuk menyeimbangkan massa tubuh dengan bidang tumpu akan membuat manusia mampu untuk beraktivitas secara efektif dan efisien. Keseimbangan terbagi atas dua kelompok, yaitu : 1) Keseimbangan statis: Kemampuan tubuh untuk menjaga kesetimbangan pada posisi tetap (sewaktu berdiri dengan satu kaki, berdiri diatas papan keseimbangan). 2) Keseimbangan dinamis : Adalah kemampuan untuk mempertahankan kesetimbangan ketika bergerak. Keseimbangan dinamis adalah pemeliharaan pada tubuh melakukan gerakan atau saat berdiri pada landasan yang bergerak (dynamic standing) yang akan menempatkan ke dalam kondisi yang tidak stabil. Keseimbangan merupakan interaksi yang kompleks dari integrasi sistem sensorik (vestibular, visual, dan somatosensorik termasuk proprioceptor) dan muskuloskeletal (otot, sendi, dan jaringan lunak lain) yang dimodifikasi/diatur dalam otak (kontrol motorik, sensorik, basal ganglia, cerebellum, area asosiasi) sebagai respon terhadap perubahan kondisi internal dan eksternal. Dipengaruhi juga oleh faktor lain seperti usia, motivasi, kognisi, lingkungan, kelelahan, pengaruh obat dan pengalaman terdahulu.
II. Anatomi Organ Keseimbangan Pada Telinga II.1 Anatomi Labirin Alat vestibuler (alat keseimbangan) terletak ditelinga dalam (labirin), terlindungi oleh tulang yang paling keras yang dimiliki oleh tubuh. Labirin terdiri atas labirin tulang dan labirin membran. Labirin membran terletak dalam labirin tulang dan bentuknya hampir menurut bentuk labirin tulang. Antara labirin tulang dan labirin membran terdapat perilimfa (tinggi natrium rendah kalium), sedangkan endolimfa (tinggi kalium dan rendah natrium) terdapat di dalam labirin membran. Berat jenis cairan endolimfa lebih tinggi dari pada cairan perilimfa. Ujung saraf vestibuler berada dalam labirin membran yang terapung dalam perilimfa, yang berada dalam labirin tulang. Tulang labirin, terdiri dari bagian vestibuler (kanalis semisirkularis, utriculus, sacculus) dan bagian koklea. Setiap labirin terdiri dari 3 kanalis semi sirkularis, yaitu horizontal (lateral), anterior (superior), dan posterior (inferior). Utrikulus dan sakulus mengandung makula yang diliputi oleh sel-sel rambut. Penutup sel-sel rambut ini adalah suatu lapisan gelatinosa yang ditembus oleh silia dan pada lapisan ini terdapat pula otolit yang mengandung kalsium dan dengan berat jenis yang lebih besar daripada endolimfe. Karena pengaruh gravitasi, maka gaya dari otolit akan membengkokkan silia sel-sel rambut dan menimbulkan rangsangan pada reseptor. Sakulus berhubungan dengan utrikulus melalui suatu duktus yang sempit yang juga merupakan saluran menuju sakus endolimfatikus. Makula utrikulus terletak pada bidang yang tegak lurus terhadap makula sakulus. Ketiga kanalis semisirkularis bermuara pada utrikulus. Masing-masing kanalis mempunyai suatu ujung yang melebar membentuk ampula dan mengandung sel-sel rambut krista. Sel- sel rambut menonjol pada pada suatu kupula gelatinosa. Gerakan endolimfe dalam kanalis semisirkularis akan menggerakan kupula yang selanjutnya akan membengkokkan silia sel-sel rambut krista dan merangsang sel reseptor.
II.2 Sistem persyarafan di membran labirin Jalur saraf yang dilalui dimulai dari nervus-nervus dari utriculus, saculus dan kanalis semi sirkularis membentuk suatu ganglion vestibularis. Jalur keseimbangan terbagi 2 neuron. Jalur keseimbangan terbagi 2 neuron; 1. Neuron ke 1, Sel-sel bipolar dari ganglion vestibularis. Neurit-neurit membentuk N. Vestibularis dari N. Vestibulocochlearis pada dasar liang pendengaran dalam dan menuju nuklei vestibularis. 2. Nuklei ke 2 dari Nucleus vestibularis lateralis (inti Deiters) keluar serabut-serabut yang menuju Formatio retikularis, ke inti-inti motorik saraf otak ke III, IV dan V (melalui Fasciculuslongitudinalis medialis), ke Nuclei Ruber dan sebagai Tractus vestibulospinalis didalam batang depan dari sumsum tulang belakang. Dari Nuclei vestibularis medialis (inti Schwable) dan Nucleus vestibularis inferior (inti Roller) muncul bagian-bagian Tractus vestibulospinal dan hubungan-hubungan kearah Formatio Retikularis. Nucleus vestibularis superior (inti Bechterew) mengirimkan antara lain serabut-serabut untuk otak kecil.
II.3 Serebellum Merupakan organ yang melekat kebelakang bagian atas batang otak, terletak di bawah lobus oksipitalis korteks. Serebelum terdiri dari tiga bagian yang secara fungsional berbeda. Bagian bagian ini memiliki rangkaian masukan dan keluaran dan dengan demikian memiliki fungsi yang berbeda beda : 1. Vestibuloserebellum penting untuk untuk mempertahankan keseimbangan dan mengontrol gerak mata. 2. Spinoserebelum mengatur tonus otot dan gerakan volunter yang terampil dan terkoordinasi. 3. Serebroserebelum berperan dalam perencanaan dan inisiasi aktifitas volunter dengan memberikan masukan ke daerah daerah motorik korteks. Bagian ini juga merupakan daerah serebelum yang terlibat dalam ingatan prosedural. Berbagai gejala yang menandai penyakit serebelum semuanya dapat dikaitkan dengan hilangnya fungsi fungsi tersebut, antara lain adalah gangguan keseimbangan, nistagmus, penurunan tonus otot tetapi tanpa paralisis. II.4 Neurofisiologi organ keseimbangan Alur perjalanan informasi berkaitan dengan fungsi alat keseimbangan tubuh melewati tahapan sebagai berikut. a. Tahap Transduksi. Rangsangan gerakan diubah reseptor vestibuler (hair cel), reseptor visus (rod dan cone cells) dan reseptor proprioseptik, menjadi impuls saraf. Dari ketiga reseptor tersebut, reseptor vestibuler menyumbang informasi terbesar dibanding dua reseptor lainnya, yaitu lebih dari 55%. Mekanisme transduksi hair cells vestibulum berlangsung ketika rangsangan gerakan membangkitkan gelombang pada endolimph yang mengandung ion K (kalium). Gelombang endolimph akan menekuk rambut sel (stereocilia) yang kemudian membuka/menutup kanal ion K bila tekukan stereocilia mengarah ke kinocilia (rambut sel terbesar) maka timbul
influks ion K dari endolym ke dalam hair cells yang selanjutnya akan mengembangkan potensial aksi. Akibatnya kanal ion Ca (kalsium) akan terbuka dan timbul ion masuk ke dalam hair cells. Influks ion Ca bersama potensial aksi merangsang pelepasan neurotransmitter (NT) ke celah sinaps untuk menghantarkan (transmisi) impuls ke neuron berikutnya, yaitu saraf aferen vestibularis dan selanjutnya menuju ke pusat alat keseimbangan tubuh. b. Tahap Transmisi Impuls yang dikirim dari haircells dihantarkan oleh saraf aferen vestibularis menuju ke otak dengan NT-nya glutamate c. Tahap Modulasi Modulasi dilakukan oleh beberapa struktur di otak yang diduga pusat alat keseimbangan tubuh, antara lain Inti vestibularis Vestibulo-serebelum Inti okulo motorius Hipotalamus Formasio retikularis Korteks prefrontal dan imbik Struktur tersebut mengolah informasi yang masuk dan memberi respons yang sesuai. Manakala rangsangan yang masuk sifatnya berbahaya maka akan disensitisasi. Sebaliknya, bila bersifat biasa saja maka responsnya adalah habituasi III. Fisiologi keseimbangan Kemampuan tubuh untuk mempertahankan keseimbangan dan kestabilan postur oleh aktivitas motorik tidak dapat dipisahkan dari faktor lingkungan dan sistem regulasi yang berperan dalam pembentukan keseimbangan. Tujuan dari tubuh mempertahankan keseimbangan adalah menyangga tubuh melawan gravitasi dan faktor eksternal lain, untuk mempertahankan pusat massa tubuh agar seimbang dengan bidang tumpu, serta menstabilisasi bagian tubuh ketika bagian tubuh lain bergerak.
III. Gerak linear Sakulus (kantung kecil) dan utrikus (tas kecil) adalah tonjolan kecil pada dinding telinga dalam dan masing-masing berisi makula (organ makula) yang terendam dalam endolimfa, setiap makula merupakan organ reseptor tranduksi mekanoelektrik berisi sel
rambut. Setiap sel rambut terdiri atas beberapa stereosilia di apeksnya dan satu kinosilia (filament protoplasma), dikelilingi membran otolitik yang berisi Kristal kalsium karbonat kecil (panjang 1-19 mikron) yang disebut otolit (batu telinga). Masa gelatinosa yang mengandung otolit berubah posisi dan membengkokan rambut rambut dalam dua cara : 1. Ketika kepala digerakkan ke segala arah selain vertikal (yaitu selain tegak dan menunduk ), rambut rambut membengkok sesuai dengan arah gerakan kepala karena gaya gravitasi yang mendesak bagian atas lapisan gelatinosa yang berat. 2. Rambut rambut utrikulus juga berubah posisi akibat setiap perubahan dalam gerakan linier horizontal (misalnya bergerak lurus kedepan, kebelakang, atau kesamping). Ketika seseorang mulai berjalan kedepan, bagian atas membran otolit yang berat mula mula tertinggal di belakang endolimfe dan sel sel rambut karena inersianya yang lebih besar. Rambut utrikulus mendeteksi akselerasi atau deselerasi linier horizontal, tetapi tidak memberikan informasi mengenai gerakan lurus yang berjalan konstan. Sarkulus mempunyai fungsi serupa dengan utrikulus, kecuali bahwa ia berespon secara selektif terhadap kemiringan kepala menjauhi posisi horizontal ( misalnya bangun dari tempat tidur ) dan terhadap akselerasi atau deselerasi liner vertikal ( misalnya meloncat loncat atau berada dalam elevator ).
Orientasi sakulus dan utrikulus sedemikian rupa sehingga makula memberi informasi pada otak tentang perubahan gerakan linier kepala dan badan, sebagai konsekuensinya aktivasi makular terjadi, terutama saat awal (akselerasi) dan akhir (deselerasi) gerakan, jadi dalam mobil yang bergerak atau elevator, kita merasakan gerakan pada saat awal dan akhir. III.2 Gerak Angular Kanalis semi sirkularis dari apparatus vestibuli berperan dalam gerak rotasi. Tiga kanal yang berisi cairan terletak tegak satu sama lain. Oleh karena itu, gerak rotasi kepala ke jurusan manapun akan merangsang setidaknya salah satu kanal. Di setiap ujung masingmasing kanal terdapat organ indra transduksi mekano elektrik, yang disebut ampulla. Seperti makula, setiap ampula berisi sel rambut dengan struktur silia yang sama, dikelilingi lapisan gelatin yang disebut kupula (cangkir kecil=cup kecil). Kapula menyilang lumen kanal ke dinding kanal lainnya.
Kanalis semisirkularis mendeteksi akselerasi atau deselerasi anguler atau rotasional kepala, seperti berjungkir balik, memutar kepala,atau berhenti memutar. Terdapat tiga kanalis semisirkularis yang secara tiga dimensi tersusun dalam bidang yang saling tegak lurus. Sel-sel rambut reseptif di setiap kanalis semisirkularis terletak di atas suatu bubungan (ridge) yang terletak di ampula. Rambut-rambut terbenam pada lapisan gelatinosa, yang disebut sebagai kupula. Kupula menonjol ke dalam endolimfe di dalam ampula. Kupula dapat bergoyang sesuai dengan arah gerakan cairan. Akselerasi atau deselerasi selama rotasi kepala ke segala arah menyebabkan pergerakan endolimfe. Pergerakan endolimfe dapat terjadi pada satu kanalis karena adanya perbedaan dimensi pada ketiga kanalis tersebut. Pada saat kepala mulai bergerak, cairan dalam kanalis, yang mula-mula diam tak bergerak, ikut bergerak berlawanan arah rotasi tetapi tertinggal di belakang karena adanya kelembaman (suatu benda akan tetap diam atau tetap bergerak kecuali ada gerakan dari luar yang bekerja padanya).
Gerakan cairan tersebut menyebabkan kupula condong kearah berlawanan dengan arah gerak kepala, membengkokkan rambut-rambut sensorik yang terbenam di dalamnya. Jika gerakan berlanjut, cairan endolimfe juga akan tetap bergerak bersama kepala dan rambut sensorik akan kembali ke posisi semula. Sewaktu kepala berhenti bergerak, endolimfe melanjutkan diri bergerak searah dengan rotasi sementara kepala melambat untuk berhenti. Posisi kepala mengakibatkan desakan otolith pada rambut yang menimbulkan impuls yang akan dikirim ke otak Tekukan bulu menyebabkan permeabilitas membran sel berubah sehingga ion Kalsium menerobos masuk kedalam sel (influx). Influx Ca akan menyebabkan terjadinya depolarisasi dan juga merangsang pelepasan NT eksitator (dalam hal ini glutamat) yang selanjutnya akan meneruskan impul sensoris ini lewat saraf aferen (vestibularis) ke pusat-pusat alat keseimbangan tubuh di otak Melalui refleks vestibulo-occular, mereka mengontrol gerak mata, terutama ketika melihat obyek yang bergerak. Mereka meneruskan pesan melalui saraf kranialis VIII ke nukleus vestibular yang berlokasi di batang otak. Beberapa stimulus tidak menuju nukleus vestibular tetapi ke cerebellum, formatio retikularis, thalamus dan korteks serebri. Nukleus vestibular menerima masukan (input) dari reseptor labyrinthine, retikular formasi, dan serebelum. Keluaran (output) 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 otototot postural
IV. Komponen-komponen pengontrol keseimbangan adalah: 1) Sistem informasi sensoris i. Komponen vestibular merupakan sistem sensoris yang berfungsi penting dalam keseimbangan, kontrol kepala, dan gerak bola mata. Reseptor sensoris vestibular berada di dalam telinga. Komponen telinga yang memiliki fungsi keseimbangan adalah aparatus vestibularis. ii. iii. sistem somatosensoris terdiri dari taktil atau proprioseptif serta persepsikognitif. Informasi propriosepsi disalurkan ke otak melalui kolumna dorsalis medula spinalis. Sebagian besar masukan (input) proprioseptif menuju cerebellum, tetapi ada pula yang menuju ke korteks serebri melalui lemniskus medialis dan thalamus. visual memegang peran penting dalam sistem sensoris. Keseimbangan akan terus berkembang sesuai umur, mata akan membantu agar tetap fokus pada titik utama untuk mempertahankan keseimbangan, dan sebagai monitor tubuh selama melakukan gerak statis atau dinamis. Penglihatan juga merupakan sumber utama informasi tentang lingkungan dan tempat kita berada, penglihatan memegang peran penting untuk mengidentifikasi dan mengatur jarak gerak sesuai lingkungan tempat kita berada. Penglihatan muncul ketika mata menerima sinar yang berasal dari obyek sesuai jarak pandang. Dengan informasi visual, maka tubuh dapat menyesuaikan atau bereaksi terhadap perubahan bidang pada lingkungan aktivitas sehingga memberikan kerja otot yang sinergis untuk mempertahankan keseimbangan tubuh. 2) Kekuatan otot (Muscle Strength) Kekuatan otot umumnya diperlukan dalam melakukan aktivitas. Semua gerakan yang dihasilkan merupakan hasil dari adanya peningkatan tegangan otot sebagai respon motorik. Kekuatan otot dapat digambarkan sebagai kemampuan otot menahan beban baik berupa beban eksternal (eksternal force) maupun beban internal (internal force). Kekuatan otot sangat berhubungan dengan sistem neuromuskuler yaitu seberapa besar kemampuan sistem
saraf mengaktifasi otot untuk melakukan kontraksi. Sehingga semakin banyak serabut otot yang teraktifasi, maka semakin besar pula kekuatan yang dihasilkan otot tersebut. Kekuatan otot dari kaki, lutut serta pinggul harus adekuat untuk mempertahankan keseimbangan tubuh saat adanya gaya dari luar. Kekuatan otot tersebut berhubungan langsung dengan kemampuan otot untuk melawan gaya gravitasi serta beban eksternal lainnya yang secara terus menerus mempengaruhi posisi tubuh. 3) Respon otot-otot postural yang sinergis (Postural muscles response synergies) Respon otot-otot postural yang sinergis mengarah pada waktu dan jarak dari aktivitas kelompok otot yang diperlukan untuk mempertahankan keseimbangan dan kontrol postur. Beberapa kelompok otot baik pada ekstremitas atas maupun bawah berfungsi mempertahankan postur saat berdiri tegak serta mengatur keseimbangan tubuh dalam berbagai gerakan. Keseimbangan pada tubuh dalam berbagai posisi hanya akan dimungkinkan jika respon dari otot-otot postural bekerja secara sinergis sebagai reaksi dari perubahan posisi, titik tumpu, gaya gravitasi, dan aligment tubuh. Kerja otot yang sinergis berarti bahwa adanya respon yang tepat (kecepatan dan kekuatan) suatu otot terhadap otot yang lainnya dalam melakukan fungsi gerak tertentu. 4) Adaptive systems Kemampuan adaptasi akan memodifikasi input sensoris dan keluaran motorik (output) ketika terjadi perubahan tempat sesuai dengan karakteristik lingkungan. 5) Lingkup gerak sendi (Joint range of motion) Kemampuan sendi untuk membantu gerak tubuh dan mengarahkan gerakan terutama saat gerakan yang memerlukan keseimbangan yang tinggi. V. Faktor-faktor yang mempengaruhi keseimbangan adalah 1) Pusat gravitasi (Center of Gravity-COG) Pusat gravitasi terdapat pada semua obyek, pada benda, pusat gravitasi terletak tepat di tengah benda tersebut. Pusat gravitasi adalah titik utama pada tubuh yang akan
mendistribusikan massa tubuh secara merata. Bila tubuh selalu ditopang oleh titik ini, maka tubuh dalam keadaan seimbang. Pada manusia, pusat gravitasi berpindah sesuai dengan arah atau perubahan berat. Pusat gravitasi manusia ketika berdiri tegak adalah tepat di atas pinggang diantara depan dan belakang vertebra sakrum ke dua. Derajat stabilitas tubuh dipengaruhi oleh empat faktor, yaitu: ketinggian dari titik pusat gravitasi dengan bidang tumpu, ukuran bidang tumpu, lokasi garis gravitasi dengan bidang tumpu, serta berat badan. 2) Garis gravitasi (Line of Gravity-LOG) Garis gravitasi merupakan garis imajiner yang berada vertikal melalui pusat gravitasi dengan pusat bumi. Hubungan antara garis gravitasi, pusat gravitasi dengan bidang tumpu adalah menentukan derajat stabilitas tubuh. Gambar 2.1. Garis gravitasi (Dhaenkpedro, 2009)
3) Bidang tumpu (Base of Support-BOS) Bidang tumpu merupakan bagian dari tubuh yang berhubungan dengan permukaan tumpuan. Ketika garis gravitasi tepat berada di bidang tumpu, tubuh dalam keadaan seimbang. Stabilitas yang baik terbentuk dari luasnya area bidang tumpu. Semakin besar bidang tumpu, semakin tinggi stabilitas. Misalnya berdiri dengan kedua kaki akan lebih stabil dibanding berdiri dengan satu kaki. Semakin dekat bidang tumpu dengan pusat gravitasi, maka stabilitas tubuh makin tinggi.
TUGAS THT ANATOMI DAN FISIOLOGI KESEIMBANGAN Oleh: dr. Aminah Fitri dr. Citra Tarannita