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
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 […]
Vytvořil Pisano po skandálu své vrcholné dílo?
Farář Arnold svůj chrám Sant´Andrea v toskánském městě Pistoia průběžně zvelebuje. Po výměně hlavního oltáře a stavebních úpravách kněžiště zatouží po nové kazatelně. Shodou náhod pro tuto zakázku získá mistra Giovanniho Pisana. Fakt, že věhlasný gotický sochař a architekt nedávno neodvedl zrovna nejlepší práci v Sieně, mu nevadí…   Řemeslu se vyučil v dílně svého […]
Zajímavosti
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, […]
Cullinan: Největší diamant světa poslali poštou!
Vznikl pravděpodobně v hloubce kolem 500 km, k povrchu se dostal před 1,18 miliardy let a člověk ho poprvé spatří 26. ledna 1905. Má namodralý odstín a k tomu malou vzduchovou kapsu, která při správném natočení „hází“ duhová prasátka.   Toho dne, 6 metrů pod zemí, zahlédne při běžné inspekci v šachtě jihoafrického dolu Premier […]
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
Lázně Libverda: místo, kde znovu načerpáte síly
epochanacestach.cz
Lázně Libverda: místo, kde znovu načerpáte síly
Nejenže se tu lidé vyléčí. Prostředí Lázní Libverda vás také přímo nastartuje pro nový a aktivní život. Jsou dokonalým rájem i pro vyznavače turistiky i běžek. Vlastně se není čemu divit. Městečko leží totiž v malebném podhůří Jizerských hor, na pomezí Čech, Německa a Polska. V zimním období to přímo láká k tomu, nazout si běžky nebo sněžnice a vyrazit do
Letos už tu sukni konečně dopnu!
nejsemsama.cz
Letos už tu sukni konečně dopnu!
Hubnutí po menopauze? Ano, jde to, a navíc natrvalo. Stačí jen pochopit, jak se mění tělo, zvolit správný pohyb a stravu a přestat věřit mýtům o zázracích. Po šedesátce se tělo mění. Metabolismus zpomaluje, svalová hmota klesá a tělo už neodpovídá na drastické diety tak rychle jako dříve. To však neznamená, že hubnutí je nemožné. Právě teď je ideální čas naučit se nové
Zastaralý Pražský hrad: Prezident Masaryk v něm zaváděl elektřinu
epochaplus.cz
Zastaralý Pražský hrad: Prezident Masaryk v něm zaváděl elektřinu
Pražský hrad je symbolem české státnosti, ale když do něj v roce 1918 vstupuje první prezident nově vzniklé republiky, Tomáš Garrigue Masaryk, není to jako dnes vstoupit do moderního úřadu s hladkými betonovými chodbami a jasným světlem LED. S elektřinou je Pražský hrad trochu na štíru. Místo moderny objevuje Tomáš Garrigue Masaryk (1850-1937) historické sály,
Děs z postsovětských hlubin: Obývají jezera Somin a Issyk-kul neznámá monstra?
enigmaplus.cz
Děs z postsovětských hlubin: Obývají jezera Somin a Issyk-kul neznámá monstra?
Vesnice Lukiv leží na západě Ukrajiny, nedaleko od krasového jezera Somin. A právě z jeho hlubin se má pravidelně vynořovat monstrum, které terorizuje místní obyvatele už přes 100 let. Podle různých s
Žilková už nemá na přítele nervy?
nasehvezdy.cz
Žilková už nemá na přítele nervy?
Tak je to tady! Hvězdě seriálu Bratři a sestry Veronice Žilkové (64) začala po boku scenáristy Ivana Hubače (72) takřečená vojna. Jak už jsme nedávno psali, nový hereččin partner je vášnivý sportovec
Dracula Land: Transylvánská legenda jako nová destinace luxusního cestování
iluxus.cz
Dracula Land: Transylvánská legenda jako nová destinace luxusního cestování
Zapomeňte na ospalé transylvánské prohlídky a turistické suvenýry. Nedaleko Bukurešti se rodí projekt, který má ambici změnit mapu luxusního cestování v Evropě. Dracula Land, investice v hodnotě 1,2 m
Když je bolest fantom…
panidomu.cz
Když je bolest fantom…
Fantom straší zdánlivě bez příčiny. A co je ještě horší, velmi obtížně se dá vypnout. Fantomová bolest přichází z části těla, která musela být operativně odstraněna. Nejčastěji jsou to amputace nohou, což je známý strašák diabetiků. Obávají se ho celkem oprávněně, počty amputací nohou skutečně každým rokem stoupají. Obecně nejčastější diagnózou, která vede k odstranění
Pravda o naší dceři nás naprosto šokovala
skutecnepribehy.cz
Pravda o naší dceři nás naprosto šokovala
Nikdy bych netušila, že naši rodinu potká taková zkouška. Ale stalo se. Osud nejspíš chtěl, abychom pochopili, jak moc držíme pospolu. S mým manželem jsme vychovali tři děti – dvě holky a kluka. Naše nejstarší Johana vystudovala vysokou školu a vzala si doktora, děti nemají žádné. Náš nejmladší, Vojtěch, nedávno dokončil vysokou, loni se oženil a ani o něj nemáme
Greelyho expedice: Zapomenutí polárníci jedli podrážky, svíčky i přátele
historyplus.cz
Greelyho expedice: Zapomenutí polárníci jedli podrážky, svíčky i přátele
V moři sbírají malé krevetky. I po uvaření sice chutnají odporně, ale nic lepšího k jídlu nemají. A když vojín Charles Henry celou várku této „dobroty“ ukradne pro sebe, Greely se s ním nemazlí. Postaví ho před popravčí četu. Zbědovaný muž se nevzpírá, třebaže je největší a nejsilnější z celé výpravy. Smrt je pro něj vysvobozením…   Postavit meteorologickou
Jde se na mamuty? Kdepak! Tihle pravěcí lovci se specializovali na žraloky!
21stoleti.cz
Jde se na mamuty? Kdepak! Tihle pravěcí lovci se specializovali na žraloky!
S pravěkými lovci mají lidé obvykle coby kořist spojené mamuty. Nicméně i jiná zvířata mívali tito lovci v hledáčku. Obyvatelé oblasti dnešního Ománu se zaměřovali na žraloky. Taková jsou alespoň zjiš
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
Ananasová salsa
tisicereceptu.cz
Ananasová salsa
Je to skvělá příloha třeba k masu! Suroviny 1 hrst čerstvého koriandru ½ ananasu ½ červené cibule ½ limety 1 červená chilli paprička 40 ml olivového oleje sůl a pepř Postup Ze stonk
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