Pada penelitian ini, digunakan model yang telah di pubikasikan oleh
Cathy Morris dan Harold Lecar 1981 ML Model.
24
Model ini diturunkan dari hasil eksperimen mengenai sifat listrik
dari serat otot angsa putih Barnacle Muscle Fiber BMA yang menunjukan
aktivitas listrik saat diterapkan suatu arus luar. Serat ini terutama mengandung beda
potensial saluran kalium voltage gated K
+
dan arus Ca
+
dengan sebuah arus K
+
yang diaktifkan oleh Ca
+
di bagian dalam sel. Kedua parameter ini sangat berperan
dalam aktivasi potensial listrik pada BMA yang dapat terjadi melalui suatu
mekanisme perbedaan konduktansi Ca
+
dalam aktivasi dan beda potensial K
+
untuk pemulihan.
24
Model ini terdiri dari persamaan dua dimensi yang melibatkan parameter
arus dan kapasitansi membran, dengan parameter aktivasi utama berdasarkan
nilai konduktansi dari saluran kalsium dan kalium pada membran. Secara
matematis, pada model ini digunakan suatu fungsi persamaan kemungkinan
yang diturunkan dengan asumsi bahwa dalam sebuah kesetimbangan keadaan
stabil, keadaan terbuka dan tertutup nya saluran pada membran dibatasi distribusi
Boltzmann.
Dengan demikian,
keterlibatan parameter dalam model dua dimensi ini dapat memudahkan dalam
analisisnya baik secara fisika maupun mengenai sistem dinamiknya terhadap
interpretasi fungsi biologi dari membran pada saraf dalam suatu jaringan tubuh.
Metode analisis yang dipakai pada penelitian ini adalah dengan
penerapan penggunaan perangkat lunak untuk
komputasi. Metode
yang digunakan
adalah analisis
numerik persamaan differensial PD yang terbagi
atas visualisasi penjalaran impuls dengan menggunakan metode Rungge-Kutta 4
RK-4, analisis sistem dinamik meliputi bifurkasi dan ruang fase, serta metode
sinkronisasi penjalaran impuls pada saraf kompleks lebih dari satu sel saraf.
Simulasi yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan MATLAB sebagai
sarana pengolah data dari analisis kuantitatif model persamaan matematis.
1.2 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis
pengaruh arus
listrik terapan tetap serta arus DC dan AC
bergantung waktu pada propagasi saraf tipe 1 dan 2. Analisis sistem dinamik
saraf tipe 1 dan 2 pada model Morris- Lecar 1981, serta sinkronisasi sistem
saraf terkopel pada jaringan kompleks lebih dari satu saraf.
1.3 Perumusan Masalah 1.
Bagaimana tingkat ketepatan metode RK-4 terhadap pola propagasi saraf
tipe 1 dan 2 dengan berbagai variasi nilai arus terapan pada model?
2. Apakah variasi nilai arus terapan
pada model
Morris-Lecar mempengaruhi pola potensial aksi
pada saraf ? 3.
Bagaimana karakteristik
sistem dnamik pada model Morris-Lecar
dapat menjelaskan secara kualitatif pola propagasi saraf tipe 1 dan 2?
4. Bagaimana
pola propagasi
dan sinkronisasi saraf tipe 1 dan 2 pada
sistem saraf kompleks terkopel?
1.4 Hipotesis 1.
Metode RK-4 memiliki keakuratan yang tinggi pada simulasi pola
penjalaran saraf. 2.
Karakteristik sistem dinamik pada model ML untuk tipe 1 adalah
saddle-node dan untuk tipe 2 adalah Andronov-Hopf.
3. Pola propagasi pada sistem kompleks
memiliki jenis sinkronisasi sefase dan berbeda fase pada tiap sel saraf
terkopel.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Saraf 2.1.1 Neurofisiologi
Saraf “neuron” adalah suatu sel saraf yang merupakan unit anatomis dan
fungsional dari sistem saraf. Secara fisiologi,saraf terdiri dari tiga bagaian
utama yaitu: dendrit, badan sel atau soma, dan axon.
1
Dendrit merupakan bagian masukan dari sebuah saraf dan
penerima masukan sinaptik dari luar
Pada penelitian ini, digunakan model yang telah di pubikasikan oleh
Cathy Morris dan Harold Lecar 1981 ML Model.
24
Model ini diturunkan dari hasil eksperimen mengenai sifat listrik
dari serat otot angsa putih Barnacle Muscle Fiber BMA yang menunjukan
aktivitas listrik saat diterapkan suatu arus luar. Serat ini terutama mengandung beda
potensial saluran kalium voltage gated K
+
dan arus Ca
+
dengan sebuah arus K
+
yang diaktifkan oleh Ca
+
di bagian dalam sel. Kedua parameter ini sangat berperan
dalam aktivasi potensial listrik pada BMA yang dapat terjadi melalui suatu
mekanisme perbedaan konduktansi Ca
+
dalam aktivasi dan beda potensial K
+
untuk pemulihan.
24
Model ini terdiri dari persamaan dua dimensi yang melibatkan parameter
arus dan kapasitansi membran, dengan parameter aktivasi utama berdasarkan
nilai konduktansi dari saluran kalsium dan kalium pada membran. Secara
matematis, pada model ini digunakan suatu fungsi persamaan kemungkinan
yang diturunkan dengan asumsi bahwa dalam sebuah kesetimbangan keadaan
stabil, keadaan terbuka dan tertutup nya saluran pada membran dibatasi distribusi
Boltzmann.
Dengan demikian,
keterlibatan parameter dalam model dua dimensi ini dapat memudahkan dalam
analisisnya baik secara fisika maupun mengenai sistem dinamiknya terhadap
interpretasi fungsi biologi dari membran pada saraf dalam suatu jaringan tubuh.
Metode analisis yang dipakai pada penelitian ini adalah dengan
penerapan penggunaan perangkat lunak untuk
komputasi. Metode
yang digunakan
adalah analisis
numerik persamaan differensial PD yang terbagi
atas visualisasi penjalaran impuls dengan menggunakan metode Rungge-Kutta 4
RK-4, analisis sistem dinamik meliputi bifurkasi dan ruang fase, serta metode
sinkronisasi penjalaran impuls pada saraf kompleks lebih dari satu sel saraf.
Simulasi yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan MATLAB sebagai
sarana pengolah data dari analisis kuantitatif model persamaan matematis.
1.2 Tujuan Penelitian