lingkungan saraf atau Bagian soma merupa
utama pada saraf y terdapat unit-unit selu
seperti
inti sel
mitokondria.
2
Bentuk badan sel yang panjang
disebut akson yang be penghantar informasi k
lingkungan luar sel Terkadang ada bebera
diterima oleh akson. secara umum dapat dili
1.
Gambar 1. Struk Ketiga kompone
saling bersinergi sehi kemampuan spesifik
meneruskan, dan meny dalam bentuk neural im
khas saraf yang sang rangsangan dan dapa
pesan elektrokimia.
2
Pada akson terdapat synapses, ya
yang telah mengalami s tempat
neurotransmi untuk
berkomunikasi lainnya.
Synapses m
satunya tempat suatu im dari suatu saraf ke sa
au dari saraf lain.
2
rupakan konstruksi yang didalamnya
eluler yang penting nucleus
dan ntuk
perpanjangan ang dan berseludang
berfungsi sebagai i ke luar sel menuju
el atau sel lain.
1
berapa sinyal dapat on.
2
Struktur saraf dilihat pada Gambar
ruktur Saraf.
3
ponen utama ini sehingga memiliki
k untuk menerima, enyampaikan pesan
al impuls karena sifat ngat peka terhadap
pat menghantarkan on bagian terminal
yaitu bagian akson i spesifikasi struktur
nsmitter dilepaskan
si dengan
saraf merupakan
satu- u impuls dapat lewat
saraf lainnya atau efektor.
1
Melalui me listrik, pada synapses
dengan yang lain saling t
Gambar 2. Sina
2.1.2 Mekanisme Ionic saraf
Aktivitas listrik saraf dalam penjalaranny
arus ionik pada membr lain Na
+
, K
+
, Ca
+
, dan tiap ion berbeda pada
dalam dan di luar membr luar membran ekstras
konsentrasi ion Na
+
da besar.Sedangkan pada
membrane intraselu
konsentrasi K
+
yang tin bermuatan yang bersifat
Pada keadaan s dalam maupun luar me
konsentrasi dan
ni keseimbangan
tertent menerima rangsangan
ini biasa
disebut Potential.
3
Nilai-ni keseimbangan tiap ion da
Gambar 3. 3
mekanisme difusi apses ini saraf satu
ng terhubung.
2. Sinapsis.
1
onic Transport pada
ik yang terjadi pada rannya melibatkan
mbran saraf antara dan Cl
-
.
3
Konsentrasi pada lingkungan di
mbran. Pada bagian raseluler memiliki
dan Cl
-
yang lebih da bagian dalam
eluler memiliki
tinggi dan molekul fat negatif A
-
. n setimbang, bagian
membran memiliki nilai
potensial entu
saat tidak
n dari luar.Kondisi dengan
Nernst nilai
potensial on dapat dilihat pada
Gambar 3.Nilai Nernst Potential tiap ion di lingkungan dalam dan luar
membran pada mamalia saat T=37 C
310 K .
3
Mekanisme penjalaran
saraf terkait dengan mekanisme transport
ionik dari dan ke luar membran melalui saluran ionik ionic channelIs. Saluran
ini berupa pori yang mampu melewatkan molekul
pada membran.
Terdapat beberapa tipe dari saluran ionik. Namun
yang paling berpengaruh pada nilai potensial membran adalah saluran Na
+
dam K
+
.
4
yang berperan secara aktif dalam mekanisme penjalaran pulsa pada
saraf akibat adanya perbedaan beda potensial di dalam dan di luar membran.
Saat saraf dalam keadaan tidak menerima maupun mengirimkan signal
disebut dalam
keadaan “at
rest” istirahat.
4
Pada keadaan ini lingkungan intraseluler lebih negatif. Pada keadaan
at rest, ion kalium K
+
dapat melewati membran dengan mudah sedangkan ion
natrium Na
+
sulit melewati membran. Begitu pula molekul-molekut negatif A
-
tidak dapat melewati membran. Tiap-tiap ion dan molekul di lingkungan membran
memiliki nilai potensial, sehingga pada keadaan istirahat setimbang, nilai beda
potensial
keseluruhannya dapat
dikalkulasikan yaitu sekitar -70 mV disebut resting potential RP.
4
Ini berarti bahwa saat keadaan istirahat, lingkungan
intraseluler memiliki nilai potensial lebih rendah 70 mV dibandingkan lingkungan
ekstraseluler. Nilai RP Ini bervariasi sebagai suatu konsekuensi saat bahwa
keadaan saraf satu dengan yang lain berbeda-beda. Sebagai contoh, dalam
jurnal
E.M Izhikevich
2003 menyebutkan nialai RP berkisar antara -
40 mV hingga -60 mV.
5
Keadaan keseimbangan dapat tercapai pada saat gradien konsentrasi
dan gradien potensial listrik sebanding dan berlawanan arah satu sama lain. Nilai
bersih dari arus pada membran adalah nol. Keadaan ini disebut equilibrium
potential yang bergantung pada jenis ion spesifik yang di sajikan dalam bentuk
Nernst equation berikut;
4
= RT
zF ln [Ion]
[Ion] ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 1 [Ion]
in
dan [Ion]
out
adalah konsentrasi di dalam dan luar membran, Z adalah nilai
valensi ion [ZK
+
= +1, ZNa
+
= -1], R adalah konstanta gas, T merupakan
temperatur absolut,
dan F
adalah konstanta Faraday.
Kondisi ketika
saraf mengirimkan
sinyal atau
informasi terjadi apabila ada action potential
AP. Keadaan ini biasa disebut “spike” saat terjadi AP.
3
AP ini terjadi akibat adanya aktivitas depolarisasi arus pada
membran saraf. Ini berarti bahwa saat RP bergerak naik menuju 0 mV. Ketika
nilai potential kira-kira mencapai -55 mV, saraf akan terangsang untuk
menghasilkan AP. Nilai potensial ketika saraf mulai mengirimkan informasi
spiking disebut nilai potensial ambang threshold potential.
4
Rangsangan pertama
saat terjadinya AP disebabkan oleh saluran
natrium yang terbuka. Karena pada saat keadaan istirahat lebih banyak ion
natrium di luar membran, maka ion ini masuk ke dalam lingkungan intraseluler
melalui membran. Ion natrium memiliki muatan positif, menyebabkan saraf lebih
bermuatan
positif sehingga
mengakibatkan depolarisasi. Saat setelah terjadi depolarisasi, saluran kalium mulai
terbuka tetapi dengan laju yang lebih lambat dari pembukaan saluran natrium.
Saat saluran kalium terbuka, ion kalium akan keluar sel. Ini menyebabkan
penghambatan pada proses depolarisasi. Saat
pembukaan saluran
kalium mencapai maksimum, maka saluran
sodium mulai
tertutup sehingga
menyebabkan nilai AP kembali menuju -70 mV.
25
Gambar 4. Mekanisme terjadinya potensial aksi pada saraf .
1
2.2Model Morris-Lecar 1981
Cathy Morris dan Harold Lecar mengusulkan
sebuah model
untuk menjelaskan mekanisme sifat listrik pada
serat otot angsa pada tahun 1981.Model ini merupakan persamaan dua dimensi
yang hanya melibatkan sebuah arus pengaktifan Ca
+
, sebuah arus penyearah K
+
untuk pemulihan, dan arus pasif kebocoran pada membrane passive
leak. Persamaan model ini adalah sebagai berikut.
′
= −
∞
− −
− −
− +
2
′
=
∞
− ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 3
Parameter V
merupakan membran
potensial, dan W merupakan parameter pemulihan yang merepresentasikan nilai
variasi normalisasi konduktansi ion K
+
. parameter W sebanding dengan nilai
pengaktifan kemungkinan bahwa saluran ion K
+
pada keadaan terbuka konduksi. Persamaan 3 menggambarkan proses
pemulihan oleh saluran protein saat terjadi transisi antara keadaan ion
konduksi dengan ion non-konduksi. Kunci utama dari eksitasi listrk yang
menyebabkan action potential adalah energi dan tingkat transisi untuk proses
pembukaan
saluran adalah
sangat bergantung
pada beda
potensial membran.
Secara matematis,
fungsi kemungkinan pembukaan saluran M
∞
V dan W
∞
V diturunkan dengan asumsi bahwa
pada keadaan
setimbang, pembukaan
dan penutupan
sebuah saluran dibatasi berdasarkan distribusi
Boltzman. Fungsi konduksi ini diberikan sebagai berikut.
∞
= 1 + tanh - −
.
2 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 4
∞
= 1 + tanh - −
2 3
2 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 5
Persamaan 4
dan 5
dapat disederhanakan
dengan cara
menghilangkan fungsi hiperbolik tanh menjadi suatu fungsi eksponensial yang
lebih sederhana seperti pada persamaan berikut.
∞
= 1
1 + exp 8−2 - −
.
09 ∙∙∙∙ 6
∞
= 1
1 + exp 8−2 - −
2 3
09 ∙∙∙∙∙ 7
Dalam penelitian ini digunakan fungsi seperti pada persamaan 4 dan 5.
Konstanta waktu
untuk pemulihan saluran K
+
dalam pengaruh perubahan beda potensial bergantung
pada beda potensial membran.
= 1
∅ cosh - −
2
2
3
∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 8 Parameter ø merupakan skala waktu
untuk proses pemulihan. Nilai ø dapat divariasikan untuk berbagai sel yang
berbeda-beda dan sangat sensitif terhadap suhu lingkungan membran.
26
Model ini sangat sederhana dalam menjelaskan mekanisme listrik
pada membran saraf. Model propagasi saraf yang bergantung pada tiga arus
ionik: I
Ca
, merupakan penyebab utama eksitasi listrik, I
K
, arus utama yang berperan dalam proses pemulihan, dan I
L
merupakan nilai
arus kebocoran
membran termasuk didalamnya nilai Resting Potential. Berbagai sistem dan
fenomena eksitasi
potensial dapat
dimodelkan dengan memvariasikan nilai konduktansi membran g
Ca
, g
K
, dan g
L
.
24
Karena model ini berdasarkan atas konduktansi dan arus pada membran,
maka baik
secara teori
maupun eksperimen dapat disinkronkan untuk
didemonstrasikan.
2.3 Sistem Dinamik dan Bifurkasi
