Сердцебиение поддерживается электрическими сигналами, проходящими через мускулы сердца постоянными волнами, стимулирующими сокращение волокон. Но когда эти волны наталкиваются на преграды, например, на рубцы от инфарктов, сигналы могут прерываться, создавать хаотические спиралевидные электрические волны, сталкиваться друг с другом. В результате возникает аритмия, и человек может умереть.
Ученые знают, что большую роль в появлении хаотической фибрилляции играет нестабильность на клеточном уровне, особенно разная длительность электрических сигналов (биоэлектрический потенциал). Проанализировав электрические сигналы на примере подопытных мышей, специалисты из Джорджии обнаружили дополнительный фактор — переменную амплитуду биоэлектрического потенциала, который также может вызвать опасную электрическую турбулентность в сердце.
«Теперь мы можем понять с точки зрения математики некоторые из этих опасных для жизни нестабильностей и то, как они развиваются в сердце, — говорит профессор Флавио Фентон. — Мы предложили новый механизм, который объясняет появление фибрилляции, и у нас есть теория, которая способна предсказать, когда это произойдет, в зависимости от физиологических параметров».
Математическое объяснение довольно простое: если за одной волной с длинной амплитудой следует волна со слишком короткой, следующая не сможет распространиться, объясняют ученые. Если одна из волн, проходящих через сердце, сбивается, она сталкивается со следующей и запускает вихрь волн.
Новое понимание электрической турбулентности позволит врачам предсказывать риск фибрилляции, а фармакологам — создать препарат, предупреждающий подобные состояния, пишет Phys.org.
В том случае, если сердце совсем отказывается качать кровь, на помощь может прийти робот. Для пациентов с сердечной недостаточностью ученые из Гарвардского университета и Бостонской детской больницы разработали мягкую роботизированную оболочку сердца, которая заставляет его биться.