Investigasi Pengaruh Jarak Celah Sinapsis dengan menggunakan Metode Monte Carlo

Eklesias Donesi Andresta, Nur Aji Wibowo, Adita Sutresno
2019 Jurnal Fisika dan Aplikasinya  
Intisari Neuron-neuron di otak manusia saling terhubung dan saling mempengaruhi satu dengan yang lain. Integrasi sinyal di otak ditentukan oleh ukuran dan kinetika respon sinapsis yang cepat. Penelitian ini bertujuan mempelajari pengaruh jarak celah sinapsis terhadap signaling melalui proses difusi dengan menggunakan program simulasi Monte Carlo Cell. Penelitian ini penting dilakukan untuk menyelidiki proses difusi dalam tubuh terkait pengaruh difusi terhadap signaling jika variabel jarak
more » ... ariabel jarak celah, luasan, dan konsentrasinya divariasi. MCell merupakan simulasi probabilistik dimana suatu solusi dari suatu masalah diberikan berdasarkan proses perhitungan probabilitas. Penelitian ini menggunakan permodelan 3 kompartemen berbentuk bola yang merepresentasikan pra-sinapsis, pasca-sinapsis, dan neuron sebagai batas luar sinapsis dan sebagai celah antara pra-sinapsis dan pasca-sinapsis. Hasil simulasi menunjukkan bahwa perubahan jarak celah memiliki pengaruh sebesar 98,86% terhadap distribusi molekul. Ukuran jarak celah yang semakin sempit menyebabkan distribusi molekul yang semakin cepat. Reseptor yang semakin luas (6; 12; 18; 24) menyebabkan molekul yang terdistribusi meningkat ((1661; 2173; 2249; 2264) mol). Peningkatan jumlah konsentrasi ((2000; 4000; 6000; 8000) mol) juga membuat laju difusi semakin cepat ((1380; 2806,25; 4203,75; 5565) mol/s). Laju difusi yang semakin cepat menandakan bahwa proses signaling yang semakin cepat. Abstract Neurons in the human brain are interconnected and influence each other. Signal integration in the brain is determined by the size and the fast synapses response kinetics. This research aims to study the effect of synaptic cleft distance on signaling through a diffusion process using the Monte Carlo Cell simulation program. This research is important to investigate the diffusion process in the body related to the effect of diffusion on signaling if the cleft, area, and concentration are varied. MCell is a probabilistic simulation in which a solution to a problem is given based on the probability calculation process. This study uses modeling 3 spherical compartments representing pre-synapses, post-synapses, and neurons as the outer boundary of synapses and as a cleft between pre-synapses and post-synapses. The simulation results showed that the effect of change in the cleft distance on molecular distribution was 98,86%. The narrower size of the cleft distance causes faster molecular distribution. The broader the receptor area (6; 12; 18; 24) causes the molecules to be distributed to increase ((1661; 2173; 2249; 2264) moles). An increase in the amount of concentration ((2000; 4000; 6000; 8000) moles) also makes the diffusion rate faster ((1380; 2806.25; 4203.75; 5565) moles/s). The faster the diffusion rate indicates that the signaling process is getting faster.
doi:10.12962/j24604682.v16i3.5095 fatcat:5x7pbzp3uba5rfvbhfdcohamrm