A high risk 2-beat cardiac rhythm: a study for elucidating an accurate cardiac-ventricular action potential with animal- and mathematical-models

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K12668
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: Yazawa Toru 東京都立大学, 理学研究科, 客員研究員 (30106603)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 心臓活動電位

Outline of Final Research Achievements

Cardiac muscle cells contract every contraction. Thus, this movement would induce artifacts due to mechanical not biological electric signals in action potential data-recording. General mathematical models look like using this artifact-containing action potential as the model of cardiac action potential, which has a notch after the sodium spike potential. Existence of this notch might disturb possible accuracy of the model. This kind model would be an obstacle for the prevention of cardiac infarction therapy-medicine. Using Woodbury’s intracellular recording method (Woodbury_Flexively Mounted Electrode), we propose that the notch should be removed from the configuration of standard cardiac action potential, when making a model. The future modeling study will make use of an action potential configuration without notch in the domain after sodium action potential.

Free Research Field

電気生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

心筋は常に動くため、研究データに動きのアーチファクトが入りやすい。ややもすると信頼性のある「一般心臓活動電位波形」に基づかないモデルが作られてしまう。現在の数理モデルが参考にしている基本波形（正常時の心臓活動電位波形）を正しいものに変更してモデルをつくり直すことは、致死性不整脈発生の研究につなげられるという意義がある。例えば、これまで出来なかった（モデルで試みても発生させられなかった）ブルガダ型心拍がどのような状況下で発生するのかイオン環境から研究できることになる。本研究でアーチファクトの混入を避けた記録がどのような波形か結論が出た。将来のモデル作成そして危険脈防止研究への挑戦の糸口となった。