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
Odpady nemusí být vyloženě jen problém, ale i příležitost. Cemex, jeden z největších producentů stavebních materiálů, ukazuje, jak proměnit odpad v cenný zdroj energie i materiálu. Díky inovacím v recyklaci betonu a energetickému využití odpadů v cementárně se tak Cemex stává lídrem udržitelného stavebnictví. V České republice vzniká každoročně přes 30 milionů tun odpadu. Mnoho z […]
Mohlo by se zdát, že v hustě osídleném území metropole už přírodovědce nic nepřekvapí. Přesto se ukazuje, že i v Praze se stále dají objevit druhy, které dosud nebyly z České republiky známy. Nedávné průzkumy vědců Botanického ústavu AV ČR ve dvou pražských přírodních památkách – v Kalvárii v Motole a Oboře Hvězda – přinesly […]
Tým vědců z Biologického centra Akademie věd ČR přinesl nové zásadní poznatky o tom, jak probíhá první fáze infekce lymské boreliózy těsně po přenosu z klíštěte. Pomocí pokročilé elektronové mikroskopie získali vůbec nejdetailnější pohled na to, jak se bakterie rodu Borrelia dostává z místa klíštěcího kousnutí do cév.   Českobudějovičtí vědci objevili dosud neznámé mechanismy chování […]
Výzkumný tým z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy vedený profesorem Ivanem Čepičkou a jeho doktorským studentem Markem Valtem objevil vzácný a jednobuněčný organismus s unikátní buněčnou stavbou, který nazval Solarion arienae.   Ve studii publikované v prestižním vědeckém časopise Nature vědci ukazují, že tento druh spolu s několika dalšími málo známými liniemi prvoků tvoří novou eukaryotickou superskupinu […]
reklama
Historie
Umělec na Montmartru si užíval zelenou hodinku
Štětec letí po plátně. Pod jeho tahy se rodí hřmotná postava muže s černým kloboukem a výraznou červenou šálou. Henri de Toulouse-Lautrec právě maluje plakát k představení svého přítele, kabaretiéra Aristida Bruanta, v jehož podniku Le Mirliton na Montmartru bývá víc než doma.    „Svou situaci řeší tak, že se obrní humorem, malířstvím a nestřídmostí,“ […]
Sv. Jiří patří mezi perly české gotiky
Rytířský turnaj na Pražském hradě je v plném proudu, když se náhle ozve ohlušující rána. Bronzová jezdecká socha svatého Jiří, na kterou pro lepší výhled vyšplhal hrozen diváků, se zřítila k zemi.   Legenda praví, že římský voják jménem Jiří se ocitl v libyjském městě Kyréna právě v okamžiku, kdy si tam nelítostný drak vyžádal za oběť královskou dceru. […]
Paul Verlaine: Šílenec ztracený v dobrodružství
Průměrnému žákovi pařížského Bonapartova lycea Paulu Verlainovi je pouhých 14 let, když se v jeho životě objeví zcela nové podněty. Patří mezi ně cigarety a alkohol, ale také básně Charlese Baudelaira.   To vše nasává s náruživostí sobě vlastní. Sám začíná s psaním veršů, které ho jednou zařadí mezi špičku generace nekonformních, takzvaně prokletých básníků.   Rok […]
Vznikla mikrovlnka díky čokoládě?
Technik s údivem strčí ruku do kapsy a vytáhne ji umazanou od rozteklé čokolády. Jak se mohla tak najednou rozpustit? Ještě pár minut potrvá, než mu dojde, že právě objevil princip jednoho z dnes naprosto samozřejmých kuchyňských spotřebičů.   Už v roce 1924 popisuje profesor Univerzity Karlovy August Žáček (1886–1961) princip oscilace magnetronu, elektronky generující mikrovlnné záření. Celá […]
Zajímavosti
Největší ledovec světa je vysoký jako dva Žižkovské vysílače!
Sledovat žebříček největších ledovců světa je pořádná fuška, protože stačí teplejší počasí a pořadí se rychle promění. Aktuálně patří první příčka ledovému cvaldovi s označením A23a.   Zamrzlá Antarktida láká výzkumníky odnepaměti. Oblast šelfového ledovce, jež má přídomek Filchnerův-Ronneové, obhlíží kolem roku 1975 vědci ze Sovětského svazu a v regionu zřídí stanici s názvem Družnaja. Její […]
Diphylleia grayi: Květina, jakou jste neviděli!
Její botanický název zní Diphylleia grayi a říká se jí různě, například křišťálová květina. Má ale také mnohem drsnější přezdívky, jako skeletový květ nebo kostlivec. Ty jsou vzhledem k její neobyčejné vlastnosti docela přiléhavé.   V českých luzích a hájích ji ve volné přírodě nenajdeme. Její domovinou jsou vlhké, zalesněné hory v chladnějších oblastech Japonska, […]
Plačící sochy: Zázračné úkazy, nebo podvod?
Pětiletá Jessica Gregoriová chvíli vyděšeně zírá na ten podivný výjev, pak s křikem utíká domů: „Tati! Pomoc! Ona krvácí!“ Z očí sošky Panny Marie umístěné v zahradním výklenku pomalu stéká rudá tekutina…   Sádrová soška je jako mnoho dalších zakoupená v obchůdku na poutním místě v Međugorje v západní Hercegovině. Do italského městečka Civitavecchia ležícím nedaleko Říma ji doveze […]
Epos o Gilgamešovi: Nejstarší dílo světové literatury
Zatímco v Evropě se naši předci mlátí po hlavách kamennými sekeromlaty a bronz je považován za vzácnou novotu, v oblasti Mezopotámie vyrůstá první civilizace. Někdy kolem roku 3800 př. n. l. přicházejí Sumerové – první, kterou známe jménem. Zakládá v povodí řek Eufrat a Tigrid první městské státy.   Podle legend jim vládne jistý Gilgameš, […]
Záhady a napětí
Zaměstnala NASA kněze, aby ji připravil na setkání s mimozemšťany?
Co se stane, až se poprvé podíváme do oči mimozemšťanovi? Rozpoutá se panika? Zhroutí se náboženství? Spojí se lidstvo dohromady? Podobné otázky si zřejmě klade i NASA. V roce 2021 totiž do týmu přizve anglikánského kněze, prý aby vymyslel strategii, jak lidstvo připravit na kontakt s jinou civilizací… Proč nyní? Je snad něco takového na spadnutí?   […]
Prokletý Silvianův prsten: Opravdu přináší smůlu?
Mohl by prsten způsobit pád celých legií? Záhadný artefakt ze 4. století, údajně vlastněný římským důstojníkem jménem Silvianus, byl nalezen s podivným varováním. Od jeho vykopání si smůlu připisuje řada archeologů i historiků. Co skrývá tento kousek zlata z britské minulosti? A jedná se jen o náhodu, nebo skutečné prokletí?   V roce 1785 nachází na […]
Mýty opředená mandragora: Léčivý kořen s magickou mocí?
Mandragora je tajemstvími opředená rostlina, která se od pradávna používá k magickým obřadům. Mluví o ní Shakespeare i kniha Genesis. V jaké souvislosti? Čím je „ďáblova panenka“ tak přitažlivě záhadná? Může opravdu růst jen pod šibenicemi z moči a semene oběšenců?   I kouzelník Harry Potter z fantasy románů britské spisovatelky J. K. Rowlingové (*1965) […]
Zvláštní prohlášení amerického kongresmana: Co se skrývá v hlubinách oceánů?
Americký kongresman Tim Burchett na neobvyklé nahrávce v září 2025 prohlašuje, že Zemi obývají záhadné bytosti, které se vynořují z oceánu. Od námořního personálu má prý informace o několika hlubokých vodních oblastech, kde dochází ke zvýšenému pozorování neznámých entit.   Na podzim roku 2025 se na sociálních sítích i zpravodajskými kanály šíří zhruba minutu dlouhé […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Samet: Milují ho vládci, čalouníci i módní návrháři
epochaplus.cz
Samet: Milují ho vládci, čalouníci i módní návrháři
První zmínky o výrobě sametu pocházejí z Číny. Zpočátku se vyrábí z hedvábí, což z něj dělá extrémně drahý materiál, dostupný jen šlechtě a panovníkům. Znalosti se rozšíří do Evropy, v Itálii vzniká cech tkalců sametu už ve 13. století. A dnes? Stále si zachovává punc luxusu, elegance a sofistikovanosti. Hebký na dotek, lesklý na
Zlověstný duch Krvavé Mary: O koho vlastně jde?
enigmaplus.cz
Zlověstný duch Krvavé Mary: O koho vlastně jde?
Teorií o tom, kdo tato žena ve skutečnosti je, existuje mnoho. Někteří badatelé tvrdí, že se jedná o jakousi zlou čarodějnici z minulosti. Jiní ji ztotožňují s ďáblovou dcerou či nevěstou. Další dokon
Bojovaly s nemocemi Drimlovy loutky?
historyplus.cz
Bojovaly s nemocemi Drimlovy loutky?
Ministerský úředník nemusí být nudný patron. Karel Driml rád hovoří ve verších, ovládá několik jazyků, a především zasvětí život tomu, aby dětem pomocí loutek zajistil zdravější život. Když na počátku 20. let minulého století přijímá čs. ministerstvo zdravotnictví nového referenta, nemůže mít šťastnější ruku. Vystudovaný lékař a rodák z východočeské Chocně Karel Driml (1891–1929) od
Nejkrásnější pláže Turecka – komplexní průvodce středomořským rájem
21stoleti.cz
Nejkrásnější pláže Turecka – komplexní průvodce středomořským rájem
Turecko se stalo synonymem dokonalé dovolené díky spojení orientální pohostinnosti, antické historie a dechberoucího pobřeží. Pokud hledáte místo, kde tyrkysové moře omývá zlatavý písek, Turecká a Ege
Domovní číslo z hřebíků
panidomu.cz
Domovní číslo z hřebíků
Je jako stvořené na chatu nebo chalupu, vyrobíte ho snadno a rychle a doplnit ho můžete o stylový obrázek. Váš příbytek bude ve svém okolí naprosto originální. Zní to skoro jako „polévka ze sekerky“, kterou vařil hloupý Honza v pohádce. Ale tohle číslo je opravdu z hřebíků. A pořádně velkých. Tak se pusťme do díla. Co si
Vydrží Badinková jeho žárlivost?
nasehvezdy.cz
Vydrží Badinková jeho žárlivost?
Svého manžela Kristýna Badinková Nováková (42) ze seriálu Polabí vždy nazývala gentlemanem ze staré školy. Jenže vztah s choreografem Viktorem Badinkou (38) už dávno nemá být zalitý sluncem a zdá
Rituál klidu a pohody
nejsemsama.cz
Rituál klidu a pohody
Víte, že to nejlepší pro svou pokožku často najdete doma v kuchyni? Mořská sůl, kávová sedlina nebo sušené bylinky dokážou v koupelně zázraky. Ztlumte světla a zapalte svíčky. Vedle vany si připravte župan a třeba časopis. Tahle chvíle bude jen vaše. A aby byla ještě lepší a voňavější, můžete použít koupelovou sůl nebo peeling, který jste si sama vyrobila.
Českým olympionikům měří čas Primky
iluxus.cz
Českým olympionikům měří čas Primky
Zápěstí členů české olympijské výpravy zdobí hodinky tradiční české značky PRIM již od roku 2012/2017. Náramkové hodinky, speciálně vytvořené pro tuto výjimečnou příležitost, budou naše sportovce a je
Má sestra mě nikdy neměla ráda
skutecnepribehy.cz
Má sestra mě nikdy neměla ráda
Říká se, že rodina je vším. Že bychom si měli být oporou v dobrém i ve zlém. Jak mám ale soucítit s někým, kdo mě podrazil? Můj vztah se sestrou byl už od mládí trochu komplikovaný. Ne že bychom se neměly rády, pár „ale“ tam ovšem bylo. Já byla mladší o pět let, takže na mne někdy žárlila jako
Sklo jako působivý architektonický materiál
rezidenceonline.cz
Sklo jako působivý architektonický materiál
Velkoplošné prvky ze živého transparentního materiálu stavbu osvěžují, propouštějí do jejího nitra spoustu světla, a tím zlepšují kvalitu vnitřního prostředí. Navíc významně ovlivňují vzhled budovy. Tak jako dřevo a kámen v konstrukčních řešeních zdařile zastupuje ocel, výplně z cihelného či jiného zdiva zase velmi působivě nahrazuje sklo. Jeho vizuálního benefitu v podobě zrcadlení oblohy i
Netradiční hovězí polévka
tisicereceptu.cz
Netradiční hovězí polévka
Do polévky můžete samozřejmě přidat nudle. Naložte je do horkého vývaru, počkejte, až změknou, a servírujte. Ingredience silný hovězí vývar 500 ml bílého vína 4 krajíce chleba 40 g másla 1 l
Zlato z Darkova jako zdroj výjimečné relaxace
epochanacestach.cz
Zlato z Darkova jako zdroj výjimečné relaxace
Léčivé účinky zcela unikátních jodobromových pramenů dokážou v historických Lázních Darkov využít naplno. Po pobytu zde celé vaše tělo zajásá. Oblast okolo Karviné má spousta lidí spojenou s černouhelnými doly a měsíční krajinou, které je lepší se vyhnout. Ale nevěřte všemu, co se povídá. I tady narazíte na spoustu skvostů. A Lázně Darkov jsou jedním z nich. Léčí nervy i klouby
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