الگوریتم جدید برای شخصی مدل انسان قلب الکتروفیزیولوژی

محققان از موسسه مسکو فیزیک و فناوری دانشگاه فدرال قازان و دانشگاه جورج واشنگتن پیشنهاد یک الگوریتم برای تولید بیمار خاص مدل های ریاضی توصیف تحریک الکتریکی از قلب انسان سلول است. منتشر شده در مجله PLOS Oneمطالعه به نظر می رسد در دو ممکن است رویکرد - با استفاده از یک تجربی سوابق فعالیت الکتریکی و از سوی دیگر بر اساس بیان ژن پروفایل.

هر قلب انقباض ناشی از قبل از تحریک الکتریکی به اصطلاح پتانسیل عمل. دومی نتایج حاصل از جریان الکتریکی از طریق کانال های یونی. تعداد این کانال ها تشکیل یون جریان متفاوت با هر دو شرایط پاتولوژیک و خواص منحصر به فرد از بافت قلب در افراد سالم. زمانی که تعادل بین انواع مختلف یون جریان مختل می شود و این ممکن است منجر به آریتمی خطرناک و مرگ است.

از آنجا که بسیاری از عوامل درگیر در انتشار تحریک در این مطالعات بررسی اصول اساسی آریتمی باید با تکیه بر مدل های ریاضی در طول 50 سال گذشته. با وجود تلاش های پشت توسعه این مدل آنها تا کنون به ندرت استفاده می شود در عمل بالینی عمدتا به دلیل آنها توصیف یک فرضیه میانگین بیمار است. این تحقیقات گزارش شده در این داستان آدرس وظیفه به چالش کشیدن با استفاده از اين مدل به فرد بيمار.

اولین رویکرد مورد بحث در این مقاله متکی تجربی ضبط پتانسیل عمل و پس از آن مدل بهینه سازی با استفاده از کامپیوتر اختصاص داده شده الگوریتم. آنها استخدام تکاملی اصول برای پیدا کردن پارامترهای است که این مدل تکثیر آزمایش. به طور تصادفی تولید مدل به معرض انتخاب crossover و mutation. تحقیقات قبلی توسط تعدادی از علمی گروه شناسایی چالش کلیدی در مواجهه با این رویکرد است. یعنی آن سخت است برای پیدا کردن راه حل منحصر به فرد به دلیل متعدد متمایز ترکیبی از پارامترهای که در نتیجه در همان پتانسیل عمل شکل موج.

مطالعه همکاری نویسنده آندره Pikunov از MIPT آزمایشگاه فیزیولوژی انسان است اظهار داشت: "ما از نزدیک مورد بررسی و بهینه سازی این الگوریتم به این خط لوله در هر مرحله. مثلا قبلا پارامترهای مدل قرار گرفتند و جهش به طور مستقل از یکدیگر در حالی که ما با استفاده از 'وکتور جهش' بر تمام پارامتر در یک بار. این باعث می شود جستجو برای حق پارامترهای مدل بطور قابل توجهی بیشتر کارآمد. همراه با دیگر تغییرات ما را توسعه داده اند یک الگوریتم است که تعیین کننده conductivities از اصلی ترین کانال های یونی با درجه بالایی از دقت است."

روش دوم مورد بحث در این مقاله با استفاده از آناليز بيان ژن داده است که تعیین چگونه اطلاعات ژنتیکی است که تبدیل به Rna و پروتئین است. هر کانال یونی در غشای سلولی ساخته شده از پروتئین داشته گنجانیده شده به غشا ترجمه زیر از ماتریس RNA. مقدار چنین بیان RNA می تواند اندازه گیری شود اما تا کنون شده است غیر ممکن است برای استفاده از این داده ها برای پیش بینی الکتروفيزيولوژيک ویژگی های خاص به برخی از بیمار است. محققان واسنجی مدل در یک بیمار واقعی با استفاده از الگوریتم های ذکر شده در بالا. سپس تفاوت بین بیان ژن نيمرخ مورد استفاده برای ایجاد مدل های ریاضی با موفقیت به پیش بینی پتانسیل عمل برای دیگر بیماران بر اساس فردی خود را بیان ژن پروفایل.

رئیس MIPT آزمایشگاه فیزیولوژی انسان, مطالعه همکاری نویسنده رومی Syunyaev افزود: "گذشته از اساسی منافع این تحقیقات گسترده عملی برنامه های کاربردی با استفاده از بیمار-مدل های خاص در عملکرد بالینی به مواد مخدر طراحی شده است. بسیاری از داروها عمل در کانال های یونی و الگوریتم های ما می تواند ارائه بینش چگونه برخی داروها بر سلول های قلب' الکتروفیزیولوژی. این اطلاعات می تواند استخراج شده از اندازه گیری پتانسیل عمل."

###

این تحقیقات گزارش شده در این داستان پشتیبانی توسط کمک های مالی از بنیاد برای تحقیقات پایه و علوم پایه.

آزمایشگاه فیزیولوژی انسان است بخشی از Phystech مدرسه زیستی و فیزیک پزشکی یک بخش از موسسه مسکو فیزیک و فناوری. آزمایشگاه استخدام کامپیوتر مدلسازی به بررسی شکل گیری ریتم آریتمی و فيبريلاسيون در قلب و پویایی گرداب autowave سازه.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.