Не только soft, но и hard: ученые выложили в открытый доступ решение для многопараметрической оптокардиографии

Иллюстрация. «Аритмия». Дизайнер: @tsarcyanide, пресс-служба МФТИ

Международная группа ученых из Университета Джорджа Вашингтона (США) и Московского физико-технического института (Россия) разработала открытое техническое решение для многопараметрического оптического картирования электрической активности сердца.

Одновременная регистрация нескольких взаимосвязанных процессов (электрического возбуждения и изменений внутриклеточных концентраций кальция) может помочь глубже понять механизмы сердечных аритмий. Как 3D-модели компонентов системы, так и программный код для анализа полученных данных выложены в открытый доступ, что позволяет использование разработанной системы другими группами исследователей. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.

Сокращение сердца обусловлено рядом взаимосвязанных внутриклеточных процессов: в первую очередь, электрическим возбуждением и изменением внутриклеточной концентрации кальция. В норме возбуждение инициируется группой клеток в правом предсердии (синоатриальным узлом) и распространяется по проводящей системе сердца в предсердия и желудочки. Нарушения в этих процессах, аритмии, являются ведущей причиной смертности в России и других развитых странах.

 

Рисунок 1. Электрическое возбуждение инициируется в правом предсердии и распространяется по проводящей системе сердца. Дизайнер: @tsarcyanide, пресс-служба МФТИ

Ведущим методом, используемым сегодня для изучения механизмов аритмий, является оптическое картирование. При этом через эксплантированное сердце или участок сердечной ткани пропускается раствор, содержащий флуоресцентные красители. Это позволяет провести измерение ряда внутриклеточных процессов с использованием камер высокого временного разрешения. Широкое использование оптического картирования затруднено из-за высокой дороговизны оборудования, технических сложностей одновременной регистрации нескольких параметров изучаемого препарата и обработки регистрируемых сигналов.

Для решения этих проблем авторы статьи разработали открытую, расширяемую систему, позволяющую регистрировать электрическое возбуждение и изменение внутриклеточной концентрации кальция. При этом почти все части системы (за исключением камер, объективов и насосов) были напечатаны на 3D-принтере. Все чертежи компонентов системы открыты, и любая лаборатория может воспроизвести аналогичную систему. Ученые подсчитали, что, используя готовое 3D-решение, можно сэкономить до 20000$ по сравнению с коммерчески доступными предложениями. Помимо чертежей самой системы, они разработали программное обеспечение RHYTHM для обработки и анализа сигналов, написанное на языке Matlab, с открытым исходным кодом.

Роман Сюняев, ведущий научный сотрудник лаборатории физиологии человека МФТИ, соавтор работы, комментирует: «Нам было важно, чтобы ПО было доступно для использования физиологами, которые, зачастую, могут не обладать достаточными техническими навыками для программирования, например, на языке C++. В текущей версии есть ряд модулей для анализа характеристик потенциала действия и кальциевых переходов. Архитектура позволяет достаточно просто расширить код для одновременного измерения, например, метаболических изменений (концентрация NADH). Распространение возбуждения в миокарде сопряжено с рядом сложных взаимодействующих процессов, однако исследователю, как правило, доступен только один из параметров системы. До сих пор работы с мультипараметрическим картированием очень редки».

 

Рисунок 2. (а) Распространение возбуждения в сердце мыши с одновременным использованием потенциал-чувствительного RH237 (слева) и кальций-чувствительного красителя Rhod2AM (справа). Записи потенциала действия и кальциевого перехода в сердце мыши (b) и срезе сердца крысы (c)

«В нашей лаборатории мы поддерживаем политику открытых данных. Сейчас немногие научные группы могут позволить себе дорогое оборудование для оптического картирования, а с помощью наших чертежей они смогут недорого воспроизвести точно такую же систему, которую используем мы, и обработать данные с помощью RHYTHM. Кроме того, наш прибор дает свободу для новых экспериментов с различными типами образцов», — комментирует  Игорь Ефимов, профессор университета Джорджа Вашингтона и заведующий лабораторией физиологии человека Центра живых систем МФТИ.

Пресс-служба МФТИ

Добавить комментарий

Комментарии не должны оскорблять автора текста и других комментаторов. Содержание комментария должно быть конкретным, написанным в вежливой форме и относящимся исключительно к комментируемому тексту.


Защитный код
Обновить

Срочные новости

Душистые и плодовые улицы Дубны

Вновь образованным улицам в поселке для многодетных Юркино присвоены имена.

Танцевальный "Весенний ренессанс-20…

27 апреля в зале администрации Дубны (ул.Академика Балдина, 2) впервые состоятся соревнования по тан...

Работа в Дубне есть

Вакансии ГКУ МО Дубненский ЦЗН на 25 апреля.

Лицей №6 Дубны попал топ-5 Подмосковья

По результатам регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников Дубненский лицей №6 имени Г.Н...

Учитель третьеклашек Марина Борисовна

Каждый месяц мы представляем учителя Дубны, награжденного грантом ОИЯИ за профессиональные достижени...

Реклама

Объявления

Новости бизнеса

Заявки на субсидию МСП принимаются онлайн

Уважаемые предприниматели города Дубны! Одна из муниципальны...

«Союз» науки и разработчиков в нефтегазовой отрасл…

По инициативе резидента ОЭЗ «Дубна» компании «ИНТЕХ-Сервис» ...

ОЭЗ Дубна» пополнили четыре резидента с инвестиция…

Один из четырех новых резидентов ОЭЗ «Дубна» компания «Альфа...

52 квартиры для резидентов ОЭЗ «Дубна» в новом дом…

На прилегающей к Российскому центру программирования террито...

Первая компания из Италии может стать инвестором О…

Итальянская фирма «Flame Sргеу» заинтересована в развитии ...

Мы в соц сетях

VK
ОК
FB
G+

 

Блоги

Подпишитесь на новые события нашего сайта:Подписаться