Исследователи из Технологического института Джорджии и FDA нашли новую причину электрической нестабильности, вызывающей аритмичное сердцебиение и фибрилляцию, часто становящуюся причиной смерти человека. Выводы, представленные в Physical Review Letters, могут лечь в основу новых методик прогнозирования и предотвращения фибрилляции сердца. За ровное сердцебиение отвечают электрические сигналы, появляющиеся глубоко в органе и волнами стимулирующие мышечные волокна.

Натыкаясь на препятствия, вроде рубцовой ткани, они принимают хаотичную спиральную форму и начинают мешать друг другу. Получившаяся электрическая турбулентность нарушает сердцебиение, быстро приводя к смерти. Ученые знали, что нестабильность на клеточном уровне, особенно изменения в длительности каждого импульса (потенциал действия), играет важную роль в появлении хаотичной фибрилляции. Проанализировав электрические сигналы сердца в животных моделях, исследователи нашли дополнительный фактор. Изменение амплитуды потенциала действия также может вести к опасной турбулентности импульсов.

«Теперь мы можем математически понять некоторые из опасных для жизни нестабильностей, — объяснил профессор Флавио Фентон из Технологического института Джорджии. – Мы предложили новый механизм, объясняющий, когда возникнет фибрилляция, и помогающую предсказать ее теорию, основанную на физиологических параметрах».

Для нормального сердцебиения волны должны двигаться вместе. Если за длинной амплитудой идет слишком короткая, то следующий импульс не может достаточно растянуться. В результате волны сталкиваются, формируя спирали. Подобное взаимодействие позволило использовать физику и математику для создания механизма, точно предсказывающего риск фибрилляции. На следующих этапах авторы хотят изучить лекарства, уменьшающие или устраняющие клеточную амплитудную нестабильность. В данный момент большинство медикаментов сосредоточено на длительности потенциала действия.