Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Matematika je srdeční záležitostí

Srdeční elektrofyziologie má nový rozměr v matematické analýze, která se zabývá šířením elektrických impulsů v srdeční tkáni. Vědci vytvořili model akčního potenciálu zobrazením srdeční membrány jako elektrického obvodu.

Mělo by to vést k lepšímu porozumění srdečním poruchám, jako je např. arytmie, tachykardie apod.

John W. Cain, matematik z Virginia Commonwealth University v americkém Richmondu se zabývá zajímavým oborem – matematickou kardiologií.

Podle něho má čestné místo mezi nejzajímavějšími problémy v matematické kardiologii modelování a analýza elektrických impulsů ve tkáni srdečního svalu. K čemu může sloužit?

Akční potenciál buňky

Během života se velmi pravděpodobně každý z nás setká s tím, že s přilepenými elektrodami bude poslouchat pípání přístroje, elektrokardiografu, který zakresluje elektrokardiogram (EKG), záznam elektrické aktivity srdce.

Abychom si uměli představit, jak taková elektrická aktivita vzniká, musíme se přiblížit velikosti molekulárního průzkumníka.

Tělesné tekutiny, jako krev, obsahují kladně nabité ionty. Když tyto ionty procházejí buněčnými membránami, mění se na membráně napětí a aby bylo vyrovnáno, vzniká elektrický proud.

Je-li dostatečně silný proud aplikován na buňku v klidové fázi, pak buňka dostane akční potenciál, napětí se zvýší, a v buňkách srdeční tkáně zůstává po nějakou dobu zvýšené (viz rámeček).

Tyto akční potenciály určují rytmus srdeční činnosti, a jsou proto rozhodující pro porozumění a léčbu poruch, jako je arytmie (poruchy srdečního rytmu) nebo tachykardie (srdeční rytmus rychlejší než normální).

Matematický model nepředvídatelného

Vědci vytvořili matematický model zobrazením buněčné membrány buněk srdečního svalu jako elektrického obvodu. Hlavním úkolem bylo nastolení rovnováhy mezi proveditelností a složitostí.

Bylo třeba minimalizovat komplikace tak, aby model byl přístupný matematické analýze, ale dostatečně podrobný, aby co nejvíce reprodukoval klinicky relevantní data.

Rovnice, kterými se řídí model (nelineární parciální diferenciální rovnice) nelze řešit explicitně (přímo) ale přiblížením, s použitím aproximativních metod.

Další komplikací je složitá geometrie srdce a skutečnost, že různé druhy srdeční tkáně mají různé vlastnosti vedení signálu.

Udržování vratké rovnováhy

Zdravé srdce nebije v dokonale pravidelném vzoru, ​​to by ve skutečnosti mohlo být známkou potenciálně závažného onemocnění. Vyplývá to z toho, že lidské tělo je neustále v pohybu.

Je vnějšími vlivy vychylováno z rovnováhy a chová se tak, aby ji co nejrychleji obnovilo.

To se projeví i mírnými nepravidelnostmi v srdečním rytmu. Právě to se pokusili matematici ve spolupráci s kardiology popsat ve své práci.

Jako „RR interval“ si označili interval mezi dvěma po sobě jdoucími údery srdce zaznamenanými EKG. Pokus o kvantifikaci variability srdeční frekvence pak představuje obvykle matematické analýzy časových řad RR intervalů.

Srdce hlídané výpočty?

Bohužel, některé způsoby jak analyzovat tyto časové řady, stále ještě poskytují stejné výsledky pro pacienty, kteří mají vážné srdeční abnormality i pro ty se zdravým srdcem.

Jednou z výzev pro matematiky a statistiky je proto vypracovat kvantitativní metody pro rozlišování mezi RR časovými řadami lidí se zdravým srdcem a pacientů se srdeční patologií.

Pak je otázka, zda některé patologie mohou být spolehlivě předpovězeny a odhaleny pouze na základě analýzy časových řad RR, a pokud ano, pak jaké?

Taková metoda odhalení i „jemné patologie“ hned v počáteční fázi by byla významnou diagnostickou pomůckou, která by pomohla chránit zdraví mnoha pacientů s ohroženým srdcem.

Zdravé srdce nebije v přesně stanoveném rytmu. Tento rytmus se pokusili matematici popsat. (Zdroj: E. Faccio P.Saccheri, Wikimedia) Běžný průběh signálu elektrokardiogramu (EKG). Zdroj: (Agateller (Anthony Atkielski), Wikimedia)
Související články
Jak využít nejjemnější část betonového odpadu, pro kterou dnes recyklace jen obtížně hledá uplatnění a která často končí na skládkách? Čeští vědci prokázali, že takový betonový prach lze pomocí bakteriálně řízených procesů spojit do soudržného materiálu – a to bez použití cementu.   Výzkum přitom přinesl nečekané zjištění: účinnější než původně testované ureolytické bakterie byly […]
Vlajka, medaile, plyšák, flétna nebo třeba Krteček. Astronauti si na oběžnou dráhu vozí nejen vědecké vybavení, ale také malé předměty s velkým příběhem. Teď dostává šanci vybrat český symbol veřejnost. Co byste poslali do vesmíru Vy?   Co by mělo reprezentovat Českou republiku stovky kilometrů nad Zemí? Předmět připomínající českou historii, vědecký objev, kulturní tradici, […]
Fytoakustika patří mezi nové vědní obory, které zásadně mění naše představy o životě rostlin. Ještě před několika desetiletími byly rostliny považovány za tiché a pasivní organismy, které pouze reagují na změny prostředí. Moderní výzkum však ukazuje, že skutečnost je mnohem zajímavější. Rostliny totiž dokážou své okolí vnímat prostřednictvím mechanických podnětů a samy také vydávají zvuky […]
Japonský automobilový gigant Toyota je známý jako pionýr vodíkového pohonu v osobních autech. Jenže vývoj na trhu ukazuje, že potenciál vodíkových palivových článků sahá mnohem dál než jen k pohonu kol. Toyota nyní masivně rozšiřuje využití svých technologií do stacionárních generátorů elektřiny, které mohou zachraňovat přetížené sítě i dodávat energii nemocnicím.   Když se řekne […]
reklama
Historie
Frida Kahlo měla doma zvěřinec
Fridě Kahlo je 46 let, má po amputaci nohy a její závislost na lécích se stupňuje. „Nikdy v životě jsem netrpěla víc,“ zapíše si v únoru 1954 do deníku. Ani tak se ale ze svého milovaného Modrého domu nechce hnout. Strávila v něm koneckonců celý život.   Ozve se hlasitá rána a přeplněný školní autobus sjede z cesty do […]
Chtěla si první dáma Filipín koupit Beatles?
„Nevím, prostě nevím, kterou si vybrat,“ naříká nad kabelkami manželka filipínského prezidenta Marcose při návštěvě jednoho z butiků. Nakonec se rozhodne, že ho koupí celý, a to i s vyděšenou prodavačkou.   Její dětství má k rodinné idylce hodně daleko. Imelda (*1929), budoucí první dáma Filipín,  vyrůstá v toxickém prostředí. Její otec Vicente Romualdez má z prvního manželství […]
Klášter Pannonhalma je starý jako samo Maďarsko
Císař Josef II. ke konci 18. století zruší v rakouské monarchii stovky klášterů. Odejít musejí také benediktýni z Pannonhalmského arciopatství. O necelé dvě dekády později se ale do zdejšího kláštera mohou mniši vrátit. Stačilo, aby splnili jednu podmínku…   Pannonhalmský klášter, který stojí na malém pahorku jižně od Györu, je stejně starý jako samotné Maďarsko. […]
Zaplatil za triumf Řeků profesionální běžec životem?
Vysílený muž, pokrytý potem a prachem, padá k zemi před shromážděním mocných Athéňanů. „Zvítězili jsme!“ zašeptá a zemře. Skutečně se ale tato scéna v dějinách odehrála?   První perská invaze do Řecka neslavně končí porážkou u Marathonu 12. září 490 př. n. l. Střetne se v ní až 30 000 Peršanů s o poznání méně početnou armádou Athén. Řekové […]
Zajímavosti
Když se ztratí premiér: Záhada Harolda Holta není dodnes objasněna
Z funkce australského premiéra ho nesesadí prohra ve volbách, korupční skandál či jiná pikantní aféra. Harold Holt (1908–1967) jednoduše zmizí a už se nikdy neobjeví.   Na svět vykoukne v Sydney, vzdělání se mu ale dostává v Melbourne – zaujme ho svět právních paragrafů. Chvíli pracuje jako koncipient, když se píše rok 1934, kandiduje do parlamentu. Vyjde […]
Vanilka: Lusky, které dobyly svět!
Vanilku si oblíbí už dávní Totonakové z jihovýchodního Mexika, kteří ji považují za dar bohů. Aztékové ji později míchají s kakaem a Olmékové ji používají při rituálech. Když se pak dostává díky španělským dobyvatelům do Evropy, okouzlí vanilková chuť i vůně celý kontinent.   Když se řekne vanilka, většina z nás si představí voňavý lusk […]
Ledňáček: Osamělý lovec i létající drahokam
Když se člověk prochází kolem řeky nebo klidného rybníka, většinou netuší, že v jeho blízkosti sedí jeden z nejkrásnějších ptáků Evropy. Ledňáček říční, malý drahokam s peřím jako z palety excentrického malíře, patří k nejbarevnějším zvířatům, jaká u nás vůbec žijí.   I když je na světě okolo 90 různých druhů ledňáčků, pouze tento hnízdí […]
Alcázar v Seville: Nejstarší královský palác Evropy
Vstoupit do sevillského Alcázaru znamená ocitnout se v jiném světě, kde se mísí vůně dávné Arábie s příběhy španělských královen, rytířů, básníků i diplomatů. Zcela oprávněně patří mezi nejnavštěvovanější paláce Evropy. Není divu, že láká historiky, turisty i filmaře.   Tento maurský skvost je zcela oprávněně považován za jednu z nejkrásnějších staveb Španělska. Protože je […]
Záhady a napětí
Bell Witch Cave: Jeskyně nejděsivějšího amerického poltergeista?
Někdo si z jeskyně odnese malý kámen. Jen jako suvenýr, nic víc. Brzy se ale začnou doma ozývat kroky, šepot a rány, které nemají původ. Jako by si návštěvník z Bell Witch Cave se sebou přinesl i pozornost něčeho, co v podzemí čeká už staletí. Proč se právě tato jeskyně v Tennessee stala jedním z […]
Magický trojúhelník Karlova mostu: Jak astronomie a numerologie stvořily energetický štít Prahy
Když 9. července 1357 položil císař Karel IV. základní kámen nejslavnějšího českého mostu, nebyla to náhoda. Otec vlasti byl vysokým zasvěcencem v oblasti tajných nauk a astrologie. Společně s dvorními mágy prý navrhl Karlův most jako gigantický energetický harmonizátor, který měl Prahu chránit před temnými silami, povodněmi a nepřáteli. Jak přesně osa mostu směřuje k […]
Tajemná světla od hory Brown Mountain: Záhada, která inspirovala Akta X!
Nad severoamerickou horou Brown Mountain bývají čas od času pozorovány tajemné světelné koule přelétající vysokou rychlostí nad korunami stromů. Existuje řada fotografií či nahrávek, které je zachycují. Světla se dokonce objevila i v kultovním seriálu Akta X. Dodnes však zůstávají bez vysvětlení. Co může být jejich zdrojem?   Speciální agent FBI Fox Mulder se v […]
Vesmírná lékárna: Léčili starověcí šamani podle frekvencí hvězd?
Co když chvíle, kdy léčitel utrhne list nebo vyhrabe kořen, zásadně mění sílu jeho účinku? Staré medicínské tradice spojují lidské zdraví, rostliny a noční oblohu do jediného systému. Člověk je v něm obrazem vesmíru a nemoc poruchou kosmického řádu.   Zní to jako magie? Jenže moderní botanika dnes například připouští, že rostliny reagují i na […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Textury a dekory pro stěny
rezidenceonline.cz
Textury a dekory pro stěny
Tapeta jako výrazové gesto definuje atmosféru místnosti. Vzor, textura, barevnost, to vše vytváří vizuální rytmus, který ovlivňuje vnímání prostoru. Nálada interiéru tak může být ve výsledku klidná i bouřlivá, ale vždy by měla být promyšlená. Dobře zvolená tapeta dokáže proměnit prostor bez nutnosti stavebních zásahů. Je to nástroj, který pracuje s emocí, rytmem i světlem,
Lusti obléká skialpy do speciální edice, která navíc pomáhá
iluxus.cz
Lusti obléká skialpy do speciální edice, která navíc pomáhá
České hory si pro svou krásu a rozmanitost vysloužily lyže s vlastním příběhem. Projekt Horám zdar přichází s originální sérií skialpových lyží české rodinné značky Lusti, která spojuje domácí výrobu,
Pochutnejte si a zpomalte stárnutí
nejsemsama.cz
Pochutnejte si a zpomalte stárnutí
Zázračné pilulky, které zajistí zdraví a zpomalí stárnutí, jsou stále ve sférách sci-fi. Přitom máme k dispozici jednodušší řešení. Místo drahých doplňků stravy vsaďte na potraviny, jež mohou ovlivnit kvalitu života i ve vyšším věku. Fermentace vede V našich střevech se nacházejí biliony mikroorganismů, které ovlivňují trávení, imunitu, metabolismus i zánětlivé procesy v těle. Právě tyto faktory hrají významnou roli při
Čertovská místa Česka: Kam vás zavede čert a kde po něm zůstaly stopy
enigmaplus.cz
Čertovská místa Česka: Kam vás zavede čert a kde po něm zůstaly stopy
Čert má v české krajině překvapivě rozsáhlé teritorium. Najdete tu jeho kameny, skály, stoly, mosty, brázdy i celá jezera. Někde prý staví, jinde se s někým vsadí, občas něco ukradne a sem tam po sobě
Temná energie možná není stálá. Tři tisíce supernov zpochybňují kosmologický model
21stoleti.cz
Temná energie možná není stálá. Tři tisíce supernov zpochybňují kosmologický model
Temná energie by měla být z nejstálejších součástí dnešního obrazu vesmíru. Podle standardního kosmologického modelu se její vlastnosti v čase nemění a je to právě ona, kdo stojí za zrychlujícím se ro
Vraždil meziválečný desperát četníky na potkání?
historyplus.cz
Vraždil meziválečný desperát četníky na potkání?
Dnes nepatří k nejznámějším zločincům první republiky, jeho počínáním ale ve 30. letech 20. století žila doslova celá země. Zloděj a vrah Rudolf Heller se stal legendou. Terorizoval prakticky celé západní Čechy, kde se toulal a kradl. Říkalo se o něm, že inspiraci čerpal z mayovek, ze světa kovbojů a indiánů. Rudolf Heller (1913–1935) pocházel z Písku u
Uteče jí Matonoha s mladicí?
nasehvezdy.cz
Uteče jí Matonoha s mladicí?
Přišla snad na manžela herečky známé ze seriálu ZOO Lucie Benešové (51), herce z Comebacku Tomáše Matonohu (55), druhá míza? Často se spekuluje spíš o avantýrách Benešové. Jednou se kolem ní měl mot
Aby váš dort chutnal jako originál z Vídně
tisicereceptu.cz
Aby váš dort chutnal jako originál z Vídně
Základem je třené těsto. To vzniká zásadně tak, že mícháte tak dlouho máslo s cukrem, až viditelně nabude a zesvětlá. Jak na pečení Aby se dort lépe vyndal z formy, můžete do ní na dno dát pečic
Zvuk, neviditelný cestovatel, který umí sprintovat i šeptat
epochaplus.cz
Zvuk, neviditelný cestovatel, který umí sprintovat i šeptat
Zvuk je všude kolem nás, přesto ho nevidíme. Umí se odrážet, ohýbat, zrychlovat i zpomalovat, a zatímco vzduchem se žene rychlostí asi 343 metrů za sekundu, ve vodě je z něj hotový sprinter. Pojďme se podívat, co všechno tenhle neviditelný posel dokáže. Ve vodě má zvuk pořádný náskok. Zatímco vzduchem při pokojové teplotě putuje přibližně
Z Blaníku na Říp a zase zpátky: Vydejte se po stopách českých legend
epochanacestach.cz
Z Blaníku na Říp a zase zpátky: Vydejte se po stopách českých legend
Na jedné straně bájný Blaník s vojskem spících rytířů, na druhé Říp, z něhož měl praotec Čech poprvé spatřit svou zaslíbenou zemi. Dvě hory opředené českými pověstmi dnes propojují poutní cesty dlouhé dohromady téměř 500 kilometrů. A kdo se po nich vydá s fotoaparátem, může své zážitky proměnit také v soutěžní snímky. Blaník a Říp
Náplast: Ale kterou?
panidomu.cz
Náplast: Ale kterou?
Stačí, aby vám nešikovně sjel nůž při krájení mrkve, a začnete ji hledat. Náplast. Ale jaká vlastně bude na prstu držet? A to je správná otázka a je na ni i odpověď, když se v lékárně zeptáte. Protože náplasti se od svého objevu na začátku průmyslové výroby někdy před sto padesáti lety hodně vyvinuly k
Vidina ohlásila tatínkovu smrt
skutecnepribehy.cz
Vidina ohlásila tatínkovu smrt
Se sourozenci jsme zažívali bezesné noci. Měli jsme společnou vidinu, ve které nás ještě žijící otec prosí o odpuštění. Stalo se to, když mi bylo dvanáct let. Společně se sourozenci jsme v noci zažívali podivný pocit. Ve stejném čase jsme byli paralyzovaní. Když se jednoho dne vidina proměnila v realitu, nemohla jsem tomu uvěřit. Náhlá nevolnost Poprvé jsem
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz