Konkurrerande pacemakers skapar distinkta trillingar i hjärtslag

En enkel uppsättning matematiska regler som exakt identifierar tecken på konkurrerande elektriska signaler i hjärtat har utvecklats av Leon Glass vid McGill University och kollegor. Det gjorde det kanadensiska laget vitro experiment som visade hur onormalt slag utlöst av onormala elektriska impulser kan generera distinkta trillingar. Dessa trillingar förekommer också i hjärtdata från riktiga patienter och kommer också från enkla matematiska modeller.

Vårt hjärtslag styrs av ett kluster av specialiserade celler som kallas pacemaker. Belägen i det högra förmaket sänder pacemakern regelbundna elektriska "sinus"-signaler som får hjärtmuskelcellerna att dra ihop sig på ett regelbundet sätt. Men hjärtat kan också innehålla en onormal "ektopisk" pacemaker som finns i en annan del av organet. Denna pacemaker kan skicka ut elektriska signaler, ofta med lägre frekvenser än sinus-pacemakern. Hjärtmusklerna kan svara på både sinus- och ektopiska signaler, vilket leder till en oregelbunden hjärtslag som kallas ektopisk arytmi.

För att övervaka tecken på ektopiska pacemakers har forskare utvecklat matematiska modeller som förutsäger mönster av oregelbunden hjärtaktivitet som kan uppstå från denna störning. I den här nya studien gjorde Glass team experiment som satte dessa modeller på prov.

Genetiskt modifierad

Teamet började med att skapa artificiella pacemakers i hjärtceller tagna från möss. Dessa celler hade modifierats genetiskt så att de spänningar som produceras av deras cellmembran kan kontrolleras med hjälp av ljus. I tunna lager av hjärtceller använde forskarna korta ljuspulser för att skapa par av pacemakersignaler med något olika frekvenser (en sinus och den andra ektopisk), på platser placerade 8.5 mm från varandra.

I området mellan fläckarna mätte de antalet sinuspulser detekterade mellan på varandra följande ektopiska pulser – där de ektopiska pulserna uppträder med en lägre frekvens än sinuspulserna. Interferens mellan pulserna gör att detta antal varierar beroende på när och var i provet mätningarna görs.

3D virtuellt hjärta hjälper till att lokalisera oregelbundna hjärtslag

Glass och kollegor upptäckte att antalet av dessa mellanliggande sinuspulser alltid kom i distinkta trillingar: såsom 1, 2, 4; 1, 4, 6; eller 4, 6, 11. Alla dessa trillingar verkade följa bara två enkla regler: att ett tal måste vara udda och att det största talet måste vara ett större än summan av de två mindre talen.

Utifrån dessa regler reproducerade forskarna samma mönster i enkla matematiska modeller och sökte även efter mönstren i riktiga elektrokardiogramdata från 47 patienter. Trots hjärtats enorma komplexitet upptäckte de de distinkta trillingarna i åtta elektrokardiogram.

Glass team hoppas att triplettmönstrets anmärkningsvärda enkelhet ska göra det lätt att upptäcka med hjälp av bärbara hjärtslagsmonitorer. Detta skulle kunna stärka kardiologernas förmåga att diagnostisera och behandla potentiellt livshotande oregelbundna hjärtslag.

Forskningen beskrivs i Fysiska granskningsbrev.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/competing-pacemakers-create-distinctive-triplets-in-heartbeats/