Уже более 60 лет кардиостимулятор (небольшое устройство, имплантированное в грудную клетку для отправки электрических импульсов в сердце) выполняет свою функцию, вызывая в сердцах небольшие удары, которые они не могут сделать самостоятельно.
Устройство продлило жизнь многим пациентам (в «экстремальной» версии, ЭКМО, даже пауза смерти). Однако даже самый лучший кардиостимулятор игнорирует один простой факт: здоровое сердце бьется не так точно, как метрономы. Они ускоряются, когда мы вдыхаем, и замедляются, когда мы выдыхаем. Основываясь на этой естественной вариации, называемой «синусовая дыхательная аритмияУченые всего мира создают бионический кардиостимулятор.
«Устройства должны прислушиваться к обратной связи тела. Нам нужны более умные инструменты». игра в кости Джулиан Патон, профессор Бристольского университета в Англии и руководитель ряда исследований в этой области.
В бумаги опубликовано на этой неделе Журнал Физиология, Патон и его коллеги описывают бионический кардиостимулятор, который следует естественным ритмам сердца, компенсируя тем, кто устает более эффективно.
Устройство «считывает» электрические сигналы, исходящие от дыхания каждого человека, и соответствующим образом регулирует сердцебиение. Другими словами, он идеально адаптируется к индивидуальному ритму каждого.
В тестах на мышах с сердечной недостаточностью устройство увеличивает кровь, которую сердце может качать на 20% по сравнению с традиционными кардиостимуляторами.
Далеко впереди настоящего
Современные кардиостимуляторы пытаются адаптироваться к изменениям довольно старомодным способом, используя акселерометры или датчики температуры тела. Начинают появляться новые устройства для измерения дыхания, но они настраиваются только на основе периодической «выборки» записанного дыхания. «Мы модулируем кибернетический кардиостимулятор в зависимости от разного и уникального дыхания, присущего каждому из нас», Патон отмечает.
Сердце кибернетического кардиостимулятора? Это разум
Устройство позади бионического кардиостимулятора использует аналоговый чип, основанный на нейронной сети и разработанный соавтором исследования, Ален Ногарет из Университета Бата. В ходе экспериментов на мышах он зафиксировал электрическую активность мышц диафрагмы, которые сокращаются во время дыхания. Чип интерпретировал сигналы и преобразовывал их в последовательные действия по электрической стимуляции левого предсердия сердца, заставляя его биться «совместно» с дыханием.
Преимущество использования аналогового чипа заключается в том, что в нем нет посредничества, и он может быстро реагировать на изменения в теле: устройство может быть миниатюрным и достигать размера почтовой марки.
Возможный прогресс
Патон говорит, что если тесты на людях подтвердят хорошие условия на мышах, то нет необходимости регистрировать сигналы диафрагмальной мышцы: просто интегрируйте чип в существующие кардиостимуляторы.
