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
Pro každou čerstvě vylíhnutou mořskou želvu začíná životní cesta zpravidla za tmy. Dospělá samice opouští oceán, pomalu se přesouvá po pláži, vyhledá vhodné místo nad hranicí přílivu, vyhloubí hnízdo a naklade vejce. Na floridském pobřeží Space Coast se tento miliony let starý přírodní cyklus každoročně opakuje v mimořádném měřítku. Jen v oblasti Archie Carr National Wildlife […]
Statistiky požárů i tisíce diagnostických testů vyvracejí tři nejčastější mýty, které stále obestírají elektromobilitu. Faktem je, že čistě elektrické vozy hoří mnohem méně často než auta s běžným spalovacím motorem, statistiky totiž zkresluje započítávání elektrokoloběžek, elektrokol či hybridů. Mnozí se také bojí rychlé ztráty kapacity baterie – dlouhodobé měření trakčních akumulátorů ojetin však ukazuje, že […]
Vypadají jako nerváci: Když si vedle nich sednete a rozbalíte fast food, zvednou se a vytratí. Když to nejde, nasadí podivně strnulý výraz. Problém nemají s vaším výběrem jídla, ale s tím, že ho žvýkáte a polykáte. Pro lidi postižené misofonií jsou to zvuky, které se nedají vydržet.   Většině z nás vadí skřípání křídy […]
To, co bylo dlouho považováno za genetický „šum“, se ukazuje jako významná součást regulační sítě na úrovni buňky i celého organismu. Tvrdí to nový přehledový článek vědců z MBÚ AV ČR, který se věnuje tzv. dlouhým nekódujícím RNA.   To, co biologové po desetiletí označovali za „nekódující RNA“, nemusí být ve skutečnosti tak nekódující, jak […]
reklama
Historie
3 historické tunely: Kde vlaky nahradily brambory?
Obyvatelé Litoměřic si prý stěžují, že jim chystaná železnice do Děčína znemožní přístup k Labi. Ražení tunelů na trati z Plzně do Železné Rudy je zase tak nebezpečné, že si práce vyžádají na 50 mrtvých. I tak se rodí jedny z nejstarších tunelů v Česku.   „Tak ať jezdí pod zemí!“ mají jasno občané Litoměřic. […]
Rozhodla střet smrt samotného krále?
Odrazil invazi norských Vikingů. Koncem září 1066 je král Harold II. Godwinson porazil v bitvě u Stamford Bridge a uhájil tak pro sebe anglický trůn. Na odpočinek a oslavy však není čas. Na jihu Anglie, stovky kilometrů daleko, se totiž vylodil normandský vévoda Vilém, který si také dělá zálusk na jeho korunu!   Za přetahovanou […]
Nepřežili janičáři Požehnanou událost?
Mustafa cítí zklamání. Teď se dozvěděl o sultánově dekretu, jímž panovník Osmanské říše zakládá nové vojenské sbory. Z každého janičárského praporu bude pro ně vybráno 150 mužů.   Mustafa (†1826) si pokládá hlavu do dlaní. Na chvíli se zasní. Ty tam jsou slavné časy janičárů, elitních pěších jednotek, které od 14. století věrně stály po […]
Pláž hanby lákala plavce i šmíráky
„Pláž hanby!“ pohoršují se nad skandální vymožeností u švýcarského Lucernského jezera místní mravopočestní občané. Otevření prvního městského koupaliště ve Švýcarsku, kde se návštěvníci nerozdělují podle pohlaví, vyvolá velkou senzaci. V roce 1919 totiž nebývá zvykem, že by se u vody vyskytovali v koupacích úborech muži a ženy pospolu.   Chtělo by to nějakou novinku. První světová válka […]
Zajímavosti
Semafor: Světlo, které zkrotí chaos na ulicích
Červená, oranžová, zelená. Tři nejmocnější barvy ve městě. Poslouchá je kmán i pán, dají městům nezaměnitelný rytmus a zkrotí chaos, který v ulicích vládl, než se společně chopily moci.   Jak v 19. století města rostou, roste i dopravní chaos. Ulice jsou přeplněné a chodci, kteří si vykračují, kudy se jim zlíbí. Jen v Londýně […]
Betty Robinsonová: Vstane z mrtvých a získá olympijské zlato
Sympatická usměvavá dívka, která vyhraje olympiádu, protože doběhne vlak. A po letecké havárii vstane z mrtvých a vyhraje další olympiádu.   Američanka Elizabeth R. Robinsonová (1911–1999) je sympatická dívka, která ráda drnká na kytaru, studuje na střední v Chicagu a občas předvádí, jak rychle umí běhat. Je sice soutěživá, ale nikdy ji nenapadne, že by […]
Hajlování: Vynález antického Říma? Ne tak docela…
To gesto zná snad každý. Postavit se vzpřímeně a zvednout pravici – správně zhruba do úhlu 135 stupňů. Má jít o starověký zvyk, jenže hajlování se objevuje až mnohem později.   Benito Mussolini (1883–1945) se odvolává na praktiku římských císařů, do karet mu hrají i některé sochy, které zvedají pravici. Ani jedna však nehajluje. Jednu […]
Atentát na Augustina Gölzera: Heydrich nebyl jediný!
Odbojová skupina Předvoj funguje na území Protektorátu už od roku 1943, kdy se pasivní odpor vůči nacismu přetaví do akce. „Někdo musí něco začít dělat!“ rozhodují se studenti scházející se v evangelickém sboru na pražském Smíchově.   Brzy se členská základna rozšíří a začne navazovat kontakty i jinde po republice. Rozsáhlá odbojová činnost nezůstane gestapu […]
Záhady a napětí
Templářské tajemství na Veveří: Poklad dvanácti apoštolů
Dvanáct stříbrných soch apoštolů v životní velikosti a snad i svatý grál – to vše podle legendy leží pod hradem Veveří. Templáři zde prý po svém pádu ukryli kořist lstí odebranou moravskému knížeti. Ačkoli historici většinou krčí rameny, do podzemí se stále vydávají hledači pokladů s nadějí, že to budou právě oni, kdo učiní objev století.   […]
Legendní režisér Steven Spielberg šokuje: Věří v existenci mimozemšťanů! Má přístup k tajným materiálům?
Uznávaný režisér Steven Spielberg svým novým filmem Den odhalení, který měl nedávno premiéru i v českých kinech, vyvolal poprask. Jeho téma totiž údajně není až tak moc sci-fi, jak si mnozí myslí. Samotný režisér v existenci mimozemšťanů věří a říká, že tu možná byli vždycky!   Každý nový film legendárního režiséra Stevena Spielberga (*1946) poutá […]
Winchester Mystery House: Stavěla slavná dědička past na duchy?
Dveře se otevřou a za nimi není pokoj, ale prázdný prostor. Schodiště stoupá ke stropu a chodba se bez varování zlomí jiným směrem. V kalifornském San José stojí sídlo, které působí, jako by ho někdo stavěl podle plánů, jimž měl rozumět spíš mrtvý než živý. Byl Winchester Mystery House jen výstředním domem bohaté vdovy, nebo […]
Záhadná smrt ruského turisty: Chtěl ho zabít duch?
V květnu 2025 po pádu z devátého patra bytového domu v Thajsku umírá ruský turista. Těsně před smrtí muž prohlašuje, že ho pronásleduje „vražedný duch s vypoulenýma očima“. S tímto tvrzením se dokonce obrátí i na hlídače v budově, nikdo mu ale nedokáže pomoci. Stojí za jeho smrtí skutečně vražedný duch, nebo spíš drogy či […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Tiché skály v Rabštejnském údolí ukrývají továrnu smrti
enigmaplus.cz
Tiché skály v Rabštejnském údolí ukrývají továrnu smrti
Na první pohled je Rabštejnské údolí u České Kamenice místem, kde se člověku chce spíš zpomalit než bát. Pískovcové skály, lesy a Kamenice vytvářejí téměř pohádkovou kulisu. Jenže několik metrů pod ze
Svatební koláčky s tvarohem a meruňkami
nejsemsama.cz
Svatební koláčky s tvarohem a meruňkami
Tvarohové koláče jsou skvělým způsobem, jak využít tvaroh a vytvořit jemný, vláčný dezert. Ingredience: 500 g hladké mouky 250 ml mléka 100 g cukru 50 g másla 2 žloutky 20 g droždí špetka soli 250 g tvarohu 1 vejce vanilkový cukr kompotované meruňky strouhaný citron Postup: Připravte kvásek z trochy vlažného mléka, lžíce cukru a droždí. Nechte vzejít. V míse smíchejte mouku, cukr, sůl, žloutky,
Praha představí technologie budoucnosti. Future Forces 2026 nabídne i unikátní novinky
iluxus.cz
Praha představí technologie budoucnosti. Future Forces 2026 nabídne i unikátní novinky
Pražské výstaviště PVA EXPO PRAHA se v termínu od 21. do 23. října promění v centrum bezpečnostních technologií. Šestnáctý ročník mezinárodního veletrhu Future Forces Exhibition & Forum přivítá ví
Třináct českých studentů zamířilo do NASA Space Campu. Zažívají simulované mise i krizové scénáře
21stoleti.cz
Třináct českých studentů zamířilo do NASA Space Campu. Zažívají simulované mise i krizové scénáře
Jaké to je pracovat v mezinárodním týmu, řešit krizovou situaci nebo se na chvíli ocitnout v roli astronauta? Třináct středoškoláků z Česka si to vyzkoušelo v americkém Alabamě. Patří mezi účastníky n
Generace vesmír
epochanacestach.cz
Generace vesmír
Populární Hvězdárna a planetárium Brno se v pondělí 8. února 2027 stane místem mimořádného setkání vědců, odborníků na kosmický výzkum a mladé generace. Akce Generace vesmír nabídne studentům a rodinám s dětmi příležitost poznat fascinující svět astronomie, moderních technologií a mezinárodních vesmírných projektů. Program představí zákulisí Evropské jižní observatoře v Chile, kde se nacházejí jedny
Jak jsme si chtěli užít parádní dovolenou
skutecnepribehy.cz
Jak jsme si chtěli užít parádní dovolenou
Byl to sen nejen můj a mého muže. Navštívit tuto zemi si moc přáli i naši synové. Vyrazit s cestovkou ale byla chyba, už to příště neuděláme. Když se po revoluci brána cestování otevřela, já byla v pátém měsíci těhotenství. Po prvorozeném synovi Jakubovi přišel za dva roky Míša, a tak jsme každé léto vyráželi maximálně na Slapy. Teprve za
Zrušení řádu templářů? Papež v tom udělal zmatek!
historyplus.cz
Zrušení řádu templářů? Papež v tom udělal zmatek!
Řád chudých rytířů Krista a Šalomounova chrámu, známý po staletí jednoduše jako templáři, patřil ve vrcholném středověku k nejmocnějším institucím křesťanského světa. Jejich vojenská síla, rozsáhlý majetek i výjimečné postavení v rámci církve budily respekt i obavy. Když byl na počátku 14. století řád náhle potlačen, zdálo se, že jeho příběh definitivně skončil. Jenže skončil
Obnoví Adamcová slib věrnosti? Znovu vzklíčila láska!
nasehvezdy.cz
Obnoví Adamcová slib věrnosti? Znovu vzklíčila láska!
Kdo by to byl řekl? Pamatujeme časy, kdy moderátorka Jana Adamcová (54) a režisér Jiří Adamec (78) spolu nemohli vydržet. Adamcová líčila, jaký je její muž uzurpátor a že jedinou možností je rozchod
Nedovolte mozku stárnout
panidomu.cz
Nedovolte mozku stárnout
Každý, komu je přes 25 let, by měl pravidelně procvičovat mozkové závity. V tomto období se totiž začíná zhoršovat paměť.   Možná máte problém vzpomenout si na jméno kolegy z práce. Nebo marně v paměti lovíte název knížky, kterou jste nedávno přečetli. Je to opravdu tak, s věkem jako kdyby se paměť rozhodla stávkovat. Cvičte
Soulad podle harmonie zlatého řezu
rezidenceonline.cz
Soulad podle harmonie zlatého řezu
Vznosné křivky rezidence Habitação Áurea v regionu Amarante na severu Pyrenejského poloostrova vytvořily díky dané koncepci prostor s přirozenou rovnováhou, otevřený krajině, světlu i modernímu rodinnému životu. Neutrální barevná paleta a přírodní textury, jež byly použity v dokonalém souladu, přispívají ke klidné a sofistikované atmosféře, zatímco architektonické prvky, jako je prosklená terasa a stropy v
Pečené plněné hrušky
tisicereceptu.cz
Pečené plněné hrušky
Tento lahodný dezert potěší vaše oko, ale i chuťové pohárky. Uklidní i zahřeje v sychravém zimním počasí. Zkuste o něco zdravější variantu mlsání. Potřebujete 3 větší hrušky 1 měkký tvaroh 1 s
Synagoga v plamenech: Tajemství zkázy  židovského svatostánku v polském Klodzku
epochaplus.cz
Synagoga v plamenech: Tajemství zkázy židovského svatostánku v polském Klodzku
V roce 1938 byla během tzv. Křišťálové noci zničena židovská synagoga v Klodzku (německý Glatz). Noc z devátého na desátý listopad tohoto roku byla předzvěstí hrůz druhé světové války a holokaustu. Zdálo se, že osud synagogy, i to, jak vypadala před svým zničením, zůstanou ukryty za oponou zapomnění. Nestalo se! Problém byl ten, že po druhé
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