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用光控制心脏波以更好地了解异常快速的心律

在美国,每年因心脏病猝死的人数超过30万人。在许多情况下,心律失常是由称为心动过速的异常快速心律引起的,这意味着心脏无法向身体泵送足够的血液。

在混沌地区,研究人员使用小鼠研究心动过速,并发现心脏组织中存在着内在机制,他们推测这会导致心律失常的自我终止。

共同作者莱昂·格拉斯(Leon Glass)说:“心动过速是指不断激活心脏的心跳,就像玩具火车无休止地绕着圆形轨道行走。”

研究人员通过检测心脏某一部位的波动并在固定的时间之后刺激另一部位来模拟小鼠心脏的心动过速。他们发现延迟的微小变化会导致无休止的循环或心跳的自我终止。

在波浪循环期间和终止之前,波浪特征通常会交替变化,例如一个循环进行得更快,而下一个循环进行得更慢。研究人员使用了光遗传学技术,这是一套工具,使他们能够利用光而不是通过标准的电刺激方法来刺激和控制心脏波。

过去,心脏的交替动力学(称为交替蛋白)与心动过速的发生有关。因此,已努力消除或减少交替现象。

共同作者吉尔·布布(Gil Bub)说:“矛盾的是,我们发现交替素也可以促进心动过速的自我终止,并且可能有益。

光学实时反馈控制系统可用于除此特定研究之外的各种创新实验。

共同作者莱昂纳多·萨科尼说:“我们可以将工作扩展到研究异常心脏波传播的其他几何形状(例如螺旋波)的控制。它也可以应用于癫痫等突发性节律异常的神经系统。”

该小组计划以几种方式在这项研究的基础上进行研究,包括在心脏细胞培养中进行类似的实验,以及研究药物如何影响心动过速的稳定性,表征有助于心律失常自我终止的分子和离子机制以及改变心动过速的幅度。分析其在心动过速自我终止中的作用。

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