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
Co rozhoduje o tom, kdy strom skutečně roste? A liší se růst mladých stromků v podrostu od dospělých jedinců, jejichž koruny tvoří nejvyšší patro lesa? Právě na tyto otázky se zaměřil tým vedený Jakubem Kašparem z odboru ekologie lesa VÚK.   Mladé stromy rostoucí pod korunami jejich větších souputníků mají kratší růstovou sezonu a méně […]
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 […]
reklama
Historie
Čím dráždil kancléř Jenštejn českého krále?
Bologna, Padova, Montpellier, Paříž. Na všech těchto ve středověku proslulých univerzitách studuje Jan z Jenštejna, synek z bohaté pražské měšťanské rodiny, která se díky nákupu pozemků vyšvihla mezi šlechtu.   Když se v roce 1373 Jan z Jenštejna (†1400) vrací domů, těší se už pověsti odborníka na kanonické právo a velkého vzdělance. O tři roky později […]
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 […]
Zajímavosti
Car-bomba: Největší jaderný výbuch v dějinách lidstva
Mraky zprůhlední oslňujícím zábleskem. Jako východ neznámého slunce se začíná zářit gigantická oranžová koule. Roste dál a výš, jakoby chtěla rozervat oblohu vedví. Chybět nebude ani nevídaná tlaková vlna, která zničí okna i v sousedních státech…   Píše se rok 1923 a v Sarovském klášteře je všechno naruby. Jedno z nejdůležitějších míst ruské pravoslavné církve kam […]
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 […]
Postrach jménem Eiger: Nejděsivější hora Evropy
Strmý kolos s názvem Eiger propichuje oblohu v nadmořské výšce 3 967 metrů a najdeme ho ve švýcarských Alpách. Není to sice nejvyšší hora Evropy, ale za to si drží punc té nejnebezpečnější a dodnes mezi horolezci budí respekt.   Může za to Nordwand alias severní stěna. Tu kvůli více než 60 zmařeným životům překřtí na […]
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 […]
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
Hned po rozchodu nová láska Dancingerové a víme která!
nasehvezdy.cz
Hned po rozchodu nová láska Dancingerové a víme která!
Herečka známá ze seriálu Kriminálka Anděl Marta Dancingerová (35) se s tím nepáře! Ještě nedávno si na ni lidé ukazovali s tím, že možná utekla od herce z Ulice Marka Pospíchala (48), s nímž má syna
Ztracená armáda Kambýsova: Pohřbil Peršany saharský písek?
enigmaplus.cz
Ztracená armáda Kambýsova: Pohřbil Peršany saharský písek?
Před více než 2500 lety vyráží do rozpálené egyptské pouště obrovská perská armáda. Jejím cílem je oáza Síwa a slavná věštírna boha Amóna. Vojáci však k cíli nikdy nedorazí a zpět se nevrátí jediný z
Zabránil mladý sovětský námořník jaderné válce?
historyplus.cz
Zabránil mladý sovětský námořník jaderné válce?
Uvnitř sovětské ponorky panuje nesnesitelné vedro. Je tu 40, možná 50 stupňů. „Nahoře už je beztak válka,“ křičí kapitán Savickij. Kontakt s velitelstvím ztratil před několika dny. „Není na co čekat,“ sevře ruce v pěsti, „připravte jaderné torpédo!“ Americký prezident John F. Kennedy (1917–1963) sedí ve své ložnici a pročítá ranní tisk, když na dveře zaklepe
Národní technické muzeum připomíná 190 let hodinářské tradice rodu Hainzů
epochanacestach.cz
Národní technické muzeum připomíná 190 let hodinářské tradice rodu Hainzů
Národní technické muzeum v Praze představuje výstavu Sága rodu Hainzů, věnovanou 190. výročí založení nejstarší české hodinářské firmy. Expozice mapuje historii sedmi generací hodinářů, jejichž práce významně ovlivnila rozvoj české hodinařiny. Společnost Hainz se postupně vypracovala mezi přední výrobce osobních i věžních hodin a průmyslových časoměrných systémů. Od 19. století je rovněž spojena s péčí
Století tepláků: Proměna z pohodlí pro sportovce na předražený luxus
epochaplus.cz
Století tepláků: Proměna z pohodlí pro sportovce na předražený luxus
Ještě nedávno patřily do tělocvičny, na gauč nebo na rychlý výběh do obchodu pro rohlíky. Dnes se v nich procházejí celebrity, návrháři je posílají na přehlídková mola a luxusní značky za ně požadují částky, při kterých se člověk začne potit i bez joggingu. Tepláky totiž zažívají módní revoluci. Jejich největším nepřítelem už dávno není déšť
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
Nová raritní „nájemnice“! V Safari Parku Dvůr Králové přivítali samici páva konžského
21stoleti.cz
Nová raritní „nájemnice“! V Safari Parku Dvůr Králové přivítali samici páva konžského
V rodině vědecky pojmenovaných živočichů se tento africký pták nenachází nijak dlouho. Popsán byl až v roce 1936, navíc i po 90 letech ho do značné míry zahaluje rouška tajemství. Nového jedince páva
Mnichov se chystá na invazi hodinářských a šperkařských hvězd
iluxus.cz
Mnichov se chystá na invazi hodinářských a šperkařských hvězd
Vyhlášená britská hodinářská preciznost, nepředvídatelná italská extravagance, švýcarská tradice i brazilské drahokamy. Německý Mnichov se od 19. do 22. února 2027 opět promění v jedno z nejdůležitějš
Až druhé manželství je dokonale šťastné
skutecnepribehy.cz
Až druhé manželství je dokonale šťastné
Pečovat o domácnost je můj největší koníček, je to smysl mého života. Domnívala jsem se, že to první manžel ocení. To byl ale omyl. Narodila jsem se ve znamení Raka, takové ženy jsou ochránkyně domácího krbu, starost o domácnost je smyslem jejich života. A taková jsem byla a jsem taková dodnes. Pečovat o pořádek v domě, vařit, péct, starat se o pokojové květiny,
Poctivá bramboračka s houbami
tisicereceptu.cz
Poctivá bramboračka s houbami
Bramboračku dělá asi každý trochu jinak. Tahle je podle nás absolutně bez kompromisů. Suroviny 200 g cibule (asi 4 ks) 100 g mrkve 100 g celeru 100 g petržele (kořen) 400 g brambor 3 strouž
Kvašené okurky
nejsemsama.cz
Kvašené okurky
Kvašáky se na rozdíl od rychlokvašek zalévají studeným nálevem, díky tomu vydrží v chladu až do další sezony. Na 4 sklenice potřebujete: ✿ 1 kg okurek nakládaček ✿ 40 g soli ✿ 1 l vody ✿ 2 vinné listy ✿ 2 višňové listy ✿ 2 snítky kopru ✿ kousek křenu ✿ 2 stroužky česneku ✿
Vepsáno ve hvězdách: Značka Aurino představuje osobní kolekci zlatých přívěsků se znameními zvěrokruhu
panidomu.cz
Vepsáno ve hvězdách: Značka Aurino představuje osobní kolekci zlatých přívěsků se znameními zvěrokruhu
Šperkařská značka Aurino rozšiřuje svou nabídku o novou, hluboce osobní kolekci zlatých přívěsků inspirovanou astrologií. Dvanáct znamení zvěrokruhu ožívá v precizně zpracovaných klenotech, které v sobě spojují nadčasovou eleganci s magií noční oblohy. Tato kolekce je oslavou individuality a umožňuje nositelkám vyjádřit svou pravou podstatu. Zvěrokruh fascinuje lidstvo od nepaměti a znamení, ve kterém jsme
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