Конкуруючі кардіостимулятори створюють характерні трійки серцевих скорочень

Простий набір математичних правил, який точно визначає ознаки конкуруючих електричних сигналів у серці, був розроблений Леон Гласс в Університеті Макгілла та його колеги. Зробила це команда Канади пробірці експерименти, які показали, як ненормальне биття, викликане аномальними електричними імпульсами, може генерувати характерні трійки. Ці триплети також з’являються в кардіологічних даних реальних пацієнтів, а також випливають із простих математичних моделей.

Наше серцебиття контролюється скупченням спеціалізованих клітин, які називаються кардіостимуляторами. Розташований у правому передсерді, кардіостимулятор передає регулярні електричні сигнали «синусів», які змушують клітини серцевого м’яза скорочуватися регулярним чином. Однак серце також може містити аномальний «позаматковий» кардіостимулятор, розташований в іншій частині органу. Цей кардіостимулятор може посилати електричні сигнали, часто на нижчих частотах, ніж синусовий кардіостимулятор. Серцеві м’язи можуть реагувати як на синусові, так і на ектопічні сигнали, що призводить до нерегулярного серцебиття, що називається ектопічною аритмією.

Щоб відстежувати ознаки позаматкової кардіостимуляторів, вчені розробили математичні моделі, які передбачають закономірності нерегулярної серцевої діяльності, які можуть виникнути внаслідок цього втручання. У цьому новому дослідженні команда Гласса провела експерименти, які перевірили ці моделі.

Генетично модифікований

Команда почала зі створення штучних кардіостимуляторів у клітинах серця, взятих у мишей. Ці клітини були генетично модифіковані, щоб напругою, що виробляється їх клітинними мембранами, можна було керувати за допомогою світла. У тонких шарах серцевих клітин дослідники використовували короткі світлові імпульси для створення пар сигналів кардіостимулятора з дещо різними частотами (один синусовий та інший ектопічний) у точках, розташованих на відстані 8.5 мм одна від одної.

В області між плямами вони виміряли кількість синусових імпульсів, виявлених між послідовними ектопічними імпульсами, де ектопічні імпульси відбуваються з нижчою частотою, ніж синусові імпульси. Інтерференція між імпульсами призводить до того, що це число змінюється залежно від того, коли та де в зразку проводяться вимірювання.

3D віртуальне серце допомагає точно визначити нерегулярне серцебиття

Гласс і його колеги виявили, що кількість цих проміжних синусових імпульсів завжди складалася з чітких трійок: наприклад, 1, 2, 4; 1, 4, 6; або 4, 6, 11. Усі ці трійки, здавалося, дотримувалися лише двох простих правил: одне число має бути непарним і що найбільше число має бути на одиницю більшим за суму двох менших чисел.

Ґрунтуючись на цих правилах, дослідники відтворили ті самі закономірності в простих математичних моделях, а також шукали закономірності в реальних даних електрокардіограми 47 пацієнтів. Незважаючи на величезну складність серця, вони виявили характерні трійки на восьми електрокардіограмах.

Команда Гласса сподівається, що дивовижна простота триплетного візерунка дозволить легко виявити його за допомогою переносних моніторів серцебиття. Це може посилити здатність кардіологів діагностувати та лікувати потенційно небезпечні для життя нерегулярні серцебиття.

Дослідження описано в Physical Review Letters,.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/competing-pacemakers-create-distinctive-triplets-in-heartbeats/