利用短期心脏记忆消除螺旋波和时空混沌.pdf

《利用短期心脏记忆消除螺旋波和时空混沌.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．61．No．19(2012)190501利用短期心脏记忆消除螺旋波和时空混沌术邝玉兰唐国宁t(广西师范大学物理科学与技术学院，桂林541004)(2012年2月4日收到；2012年3月1O日收到修改稿)在Luo—Rudy的心脏模型中引入了记忆效应，该记忆效应表现为膜间电压的延迟耦合．研究了记忆效应对螺旋波的影响，数值模拟结果表明：心脏记忆可导致螺旋波无规则漫游；当延迟时间适当选取时，增加记忆强度会导致螺旋波的频率减小，如果记忆强度超过临界值，心脏记忆效应还可以使螺旋波和时空混沌消失，因为含时外行钾离

2、子电流被心脏记忆过度抑制．关键词：螺旋波，时空混沌，心脏记忆，时间延迟PACS：05．45．一a．89．75．Kd依然会维持一段时间，所以这种T波也被称为记忆1引言性T波．心脏记忆可分为短期记忆和长期记忆两种，短期记忆一般持续数分钟到数小时，长期记忆持续众所周知，心脏病是发病率很高的疾病之一，的时间可以达数周到数月不等[9]_研究表明，心脏其中大部分是由于心房和心室的再入性心率失常记忆与离子通道变化和缝隙连接(gapjunction)的引起的．再入性心率失常包括心房和心室的心动过重构有关Is】；室性心动过速或室颤、间断性心脏左速、无节律和室

3、颤【11．心动过速被认为是由于心肌束枝传导阻滞可诱发心脏记忆【10]，因此心脏记忆中的螺旋波引起的，螺旋波失稳后破碎形成螺旋波与部分心脏疾病有着紧密联系，人们期望通过深入湍流态(即时空混沌)是室颤的主要原因【，是导研究心脏记忆来治疗由螺旋波及其破碎而引起的致心脏病人猝死的一个重要因素．显然，研究消除心律失常、室颤等心脏疾病．螺旋波和时空混沌的方法有着很重要的理论和现Coppen等【11】认为缝隙连接作为膜间电压的实意义．因此，心脏中螺旋波或时空混沌的抑制研传递中介可能是心脏记忆发生的部位．Rosen等【12】究受到了极大的关注[2-6】．心

4、脏记忆现象于1982认为缝隙连接如同神经突触对记忆的形成一样对年被Rosenbaum等[7]发现以来，就一直被人们所心脏记忆也有类似作用．本文通过在Luo—Rudy相I关注．心脏出现记忆效应可从心电图上的T波变模型[13](以下称为L—R相I模型)引入扩散耦合的化看出，T波是心室复极所产生的波，心电图上还延迟项，使心脏系统具有记忆效应，类似的记忆效有QRS波，它是由左、右两心室的除极过程产生应被H6vel等[14]用于研究耦合神经元系统的同的Q波、R波和S波构成的波群．心脏记忆在心电步．我们发现，施加了记忆后，心脏记忆强度的增大图上的具体表

5、现为IS]：对未表现出病理状态的心脏可导致心肌细胞的含时外行钾离子电流被抑制，使施加心室起搏刺激一段时间后停止刺激，心脏恢复得螺旋波的频率降低，膜间电压的峰值有所减小；正常窦性节律．在起搏停止后，T波”记住“了起搏在适当的参数下，通过心脏记忆效应可以有效消除时异常的QRS波形态并随之发生向量的变化，即T螺旋波和时空混沌．下面先介绍本文使用的数学模波倒置．这种T波向量改变在心脏恢复窦性节律后型，然后讨论心脏记忆对螺旋波的影响，接着介绍}国家自然科学基金(批准号：11165004)资助的课题tE—mail：tangguoning@sohu．to

6、m④2012中国物理学会ChinesePhysicalSocietytp：／／wuliz,b．咖hy．ac．c礼190501—1物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．61，No．19(2012)190501利用心脏记忆消除螺旋波和时空混沌的结果并给+，j+1(t一7-)出控制机理，最后是本文的结论．+，J—x(t一7-)一4，J()]，(2)为了便于观测记忆效应对螺旋波和时空混沌的影2具有短期记忆的心脏模型响，我们定义电压差的平均值为。Ⅳ具有短期记忆的L．R相I心脏模型[】的动力=∑，)一Yrestl，(3)’学方程如下：i,j=ldV

7、式中。=一84mV是细胞的静息态电位，当接—：一(+i++1+p+)QtJm近于0或等于0时，系统处于静息态，表明系统中+DV。V+F()，(1)的螺旋波或时空混沌已被消除．F(t)=rD{VV(t一7-)+(t一丁)一(￡)])，3记忆效应对螺旋波的影响式中为膜问电压(单位：InV)D=0．001tin／ms是扩散系数，t为时间(单位：ms)，Cm=1．O~tF／cm首先在介质中产生螺旋波，初始螺旋波波头位为细胞的膜电容，代表跨膜离子电流(单位：于介质中心附近，螺旋波的波头由相距2ms的两个~A／cm)，其中／N=GN·m。·h·J·(V

8、一)为快时刻的膜间电压的等高线(在这里取V=-45mV)速内行钠离子电流，=0i．d．f．(V—Esi)为慢速交点来确定，然后考虑心脏记忆．应当指出，两膜间内行钙离子电流，／K=