تجزيه و تحليل دوشاخگي در نوسانات زود هنگام سلول عضله بطني

Bifurcation Analysis of Early Afterdepolarizations in a Ventricular Cell Model

نوسانات غير طبيعي پتانسيل عمل (AP)، موجب بروز بيماري هاي قلبي در سلول عضله بطني مي شود. نوعي از اين نوسانات كه به‌ا صطلاح پس دي پولاريزاسيون زود هنگام ( ) ناميده مي شود، موضوع تحقيقات گسترده اي در زمينه تشخيص و درمان بيماري هاي قلبي است. امروزه اگر چه مدل هاي سلول بطني بسياري ارايه شده است؛ اما ويژگي هاي ديناميكي همچنان از مسايل ناشناخته اي است كه نياز به تحقيقات بيشتري دارد. در اين تحقيق با استفاده از تجزيه و تحليل صفحه فاز يك مدل كمينه سلول بطني، نشان خواهيم داد كه وقوع مي تواند ناشي از وقوع دوشاخگي هاي هاف همبستر باشد. همچنين نشان خواهيم داد كه در طي يك دوره قلبي (سيكل قلبي)، در گذر از يك حالت بدون به يك حالت با ، شواهدي از وقوع پديده آشوب وجود دارد. اين يافته، بياني نو براي رفتاري غيرطبيعي در عضله قلبي است و ديناميك را مطابق با يافته هاي تجربي توضيح مي دهد. اگرچه اين تحقيق روي سلول عضله بطني انجام شده است؛ اما نتايج به‌دست آمده مي تواند بر ديگر سيستم هاي تحريك پذير نيز تعميم داده شود و وقوع نوسانات در اثر تغيير پارامترهاي سيستم را پيش بيني كند.

Abnormal oscillations of ventricular cell action potential can lead to cardiac arrhythmias. Early afterdepolarizations (EADs) is one kind of these oscillations that have been widely studied in the field of cardiac arrhythmias diagnosis and therapies. Nowadays although ventricular cell models have been developed, yet dynamical mechanisms of EADs remain unknown that need more researches. In this paper, using phase plane analysis of a minimal model of ventricular cell, we show that EADs are occurred as a result of Hopf and homoclinic bifurcations in ventricular cell. We also show that during period pacing, chaos happens at the transition from no EAD to EADs. This result provides a distinct explanation for the EAD behavior of the cardiac cells and also explains EADs dynamics in accordance with experiment results. While this research was performed for ventricular cells, but the achieved results can be extend to other excitable systems and used in the prediction of oscillation due to the changes of system parameters.