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
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 […]
Mezinárodní tým vedený antropology z Univerzity Karlovy provedl výzkum, který přináší první přímá fyziologická měření během tzv. vytrvalostního lovu, prastaré lovecké strategie, při níž člověk uštve kořist pěším pronásledováním. Výsledky, publikované v časopise Journal of Human Evolution, ukazují, že tato forma lovu je energeticky výhodná a zvládnutelná i pro moderního, neaklimatizovaného člověka. Vytrvalostní lov je […]
reklama
Historie
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 […]
Architektovi cestu ke králi otevřela metresa
Francouzský král Ludvík XIV. už ztrácí trpělivost. Stavba Invalidovny pro válečné veterány se vleče a návrhy na zdejší kapli se mu pranic nelíbí. Naštěstí má ministr války markýz de Louvois v rukávu ještě eso – architekta Julese Hardouina-Mansarta.   Jeho prastrýcem je slavný francouzský architekt Francois Mansart (1598–1666), který Julese Hardouina (1646–1708) zasvěcuje do tajů […]
Zajímavosti
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 […]
Kolos Vasa vydrží na hladině jen pár hodin
Z přístavu vyplouvá majestátní loď jménem Vasa. Její stěžně jsou vyšší než kostelní věž. Den je klidný, svítí slunce, vane mírný vítr. Ze dvou dělových palub zazní slavnostní salva a dav na břehu jásá. Tak nádhernou a velikou loď svět ještě neviděl!   Švédský král Gustav II. Adolf (1594–1632) se připravuje na třicetiletou válku, ale už […]
Bavlna: Jak si bílé chmýří podmanilo svět
Bavlna je v našich životech doslova všudypřítomná. Najdeme ji v oděvech, ručnících i bytovém textilu. A dokonce také v produktech určených pro zdravotnictví nebo osobní hygienu! Zmínky o ní jsou zapsány už v dávných historických kronikách.   Pokud se ptáme, jak to bylo s její domestikací, pak nezačíná na jednom místě. Nezávisle na sobě lidé […]
Záhady a napětí
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 […]
Strašidelný dům Woolton Hall: Sídlo duchů zachvátil požár, zastaví to paranormální jevy?
Parapsychologové a průzkumníci opuštěných objektů po návštěvě chátrajícího sídla Woolton Hall často prohlašují, že je to jedno z nejstrašidelnějších míst, jaká kdy spatřili. V posledních letech dům navíc dvakrát vyhořel, čímž se stává také velmi nebezpečným pro případné další návštěvníky. Mohl by požár ovlivnit i zdejší duchy?   Sídlo Woolton Hall v anglickém Liverpoolu z […]
Podivné zmizení Williama Roache: Stojí za ním kletba?
Na Nový rok 1993 se v australském městě Armidale v Novém Jižním Walesu beze stopy ztrácí pětadvacetiletý student William „Bill“ Roach. Nikdy se nenajde ani jeho tělo, ani věci, které měl u sebe. Zatímco policie uvažuje o sebevraždě, blízcí mají jasno: může za to kletba čarodějnic! Co se se studentem stalo? A proč to nevíme […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Záhada Staroměstského orloje: Skutečně mistra Hanuše oslepili?
enigmaplus.cz
Záhada Staroměstského orloje: Skutečně mistra Hanuše oslepili?
Na Staroměstském náměstí se shromažďují davy, hodiny odbíjejí a apoštolové se dávají do pohybu. Pražský orloj tiká už více než šest století a spolu s ním i jedna z největších českých legend. Kdo ho sk
Proč přejít na peletový gril, když už máte uhlí nebo plyn
21stoleti.cz
Proč přejít na peletový gril, když už máte uhlí nebo plyn
Grilování na peletovém grilu je už od 80. let moderní kompromis, který v praxi často překvapí i zaryté „uhlíře“ a fanoušky plynu. Uhlí umí chuť, ale vyžaduje čas, pozornost a přináší s sebou i riziko
Ukrývá se hrob Alexandra Velikého v Řecku?
historyplus.cz
Ukrývá se hrob Alexandra Velikého v Řecku?
„Hrob Alexandra Makedonského konečně objeven!“ Zprávy v takovém znění zaplaví svět záhy poté, co se archeologům podaří na severu Řecka objevit vstup do nebývale rozsáhlé podzemní hrobky. Nejen stářím odpovídá době známého dobyvatele, ale i její výzdoba jasně naznačuje, že v ní musel být pochován někdo významný. Kromě soch sfing v ní nacházejí i lidské
Manžel Patrasové se vrátil k milence!
nasehvezdy.cz
Manžel Patrasové se vrátil k milence!
Nový rok pro herečku Dagmar Patrasovou (69) nezačal nejšťastněji. Alespoň podle toho, co se povídá. Její manžel, hudebník Felix Slováček (82), to má už nějaký pátek opět táhnout s výtvarnicí Lucií Ge
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
Kamarádka mě chtěla provdat!
skutecnepribehy.cz
Kamarádka mě chtěla provdat!
Jen malou chvíli jsem se domnívala, že to se mnou myslí dobře. Opak byl pravdou! Snažila se mě provdat, protože žárlila na mě a svého manžela! Moje kamarádka byla pěkné kvítko. Svému muži byla nevěrná ještě před svatbou a nijak ji to netrápilo. Prý to dělá pro upevnění vztahu, protože jinak by to nevydržela. Ten její Martin nebyl
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
Propíchnout, nebo nastřelit?
panidomu.cz
Propíchnout, nebo nastřelit?
Náušnice sice nosíte od malička, ale chcete mít ucho ještě zdobnější. Nebo se nyní odhodláváte nechat si dírky konečně udělat. Kam se tedy obrátit?   Vyvarujte se domácí akci, i když vás kamarádka přesvědčuje, kolik uší už propíchla. Že stačí namočit jehlu do vodky a jde se na věc. Tak do toho se určitě nepouštějte
Katar: Kde se moře dotýká pouště
iluxus.cz
Katar: Kde se moře dotýká pouště
Katar není jen jednou „destinací Perského zálivu“. Je to země kontrastů, které spolu harmonicky souzní. Místo, kde se během několika málo dní setkávají poušť a moře, světová architektura a živé tradic
Muffiny s rajčaty a mozzarellou
tisicereceptu.cz
Muffiny s rajčaty a mozzarellou
Slané bábovičky v papírovém košíčku, tedy muffiny, si hned zamilujete. Dejte si je jako svačinku nebo jimi pohostíte návštěvu. Potřebujete 375 g hladké mouky 1 kypřicí prášek 200 g sušených ra
Když chcete zdravější grilování, ale nechcete se vzdát chuti
epochaplus.cz
Když chcete zdravější grilování, ale nechcete se vzdát chuti
Peletový gril je už od 80. let chytrý kompromis mezi „poctivým ohněm“ a moderní kontrolou. Uhlí umí skvělou chuť, jenže často vyžaduje čas, hlídání a snadno sklouzne k přepálení. Plyn je pohodlný, ale chuťově bývá nevýrazný, protože mu chybí přirozené aroma dřeva. Peletový gril z obou světů bere to nejlepší: nastavíte teplotu, gril ji drží
Okurkový salát s jogurtem
nejsemsama.cz
Okurkový salát s jogurtem
Okurky doplní tělu chybějící sodík a mohou zahnat i žaludeční nevolnost, kvalitní jogurt zase pohladí naše střeva. Tento svěží salát vám nastartuje den. Potřebujete: ✿ 2 salátové okurky ✿ 1/2 červené cibule ✿ 2 stroužky česneku ✿ 300 ml řeckého jogurtu ✿ 2 lžíce olivového oleje ✿ 2 lžíce vinného octa ✿ trochu kopru ✿ sůl, pepř ✿ cukr 1. Okurky oloupejte a podélně
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