Svi iLive sadržaji medicinski se pregledavaju ili provjeravaju kako bi se osigurala što je moguće točnija činjenica.
Imamo stroge smjernice za pronalaženje izvora i samo povezujemo s uglednim medijskim stranicama, akademskim istraživačkim institucijama i, kad god je to moguće, medicinski pregledanim studijama. Imajte na umu da su brojevi u zagradama ([1], [2], itd.) Poveznice koje se mogu kliknuti na ove studije.
Ako smatrate da je bilo koji od naših sadržaja netočan, zastario ili na neki drugi način upitan, odaberite ga i pritisnite Ctrl + Enter.
Superračunalna simulacija otkriva uzroke progresije atrijske fibrilacije
Posljednji pregledao: 03.08.2025
Atrijalna fibrilacija (AF) najčešći je tip nepravilnog srčanog ritma i s vremenom se može pogoršati i postati trajna - ozbiljan poremećaj koji je vodeći uzrok ishemijskog moždanog udara koji se može spriječiti, prema NIH-u.
Nicolae Moise, postdoktorand na Odjelu za biomedicinski inženjering Sveučilišta Ohio State (OSU), koristi računalne resurse NCSA-e i OSC-a za proučavanje dugoročnog napredovanja atrijske fibrilacije u nadi da će njegov rad pomoći u razvoju tretmana koji mogu zaustaviti atrijsku fibrilaciju prije nego što postane doživotno stanje. Njegovo istraživanje nedavno je objavljeno u časopisu JACC : Clinical Electrophysiology.
AF je vrsta nepravilnog srčanog ritma u kojem gornje srčane komore, atriji, kucaju neusklađeno s donjim komorama. Ono što počinje kao epizodna pojava na kraju postaje trajno. Provođenje ljudskih eksperimenata s potrebnim detaljima je teško, pa Moise modelira procese na računalu.
„Koristimo modele elektrofiziologije srca kako bismo istražili kako kratkotrajna srčana aktivnost (milisekunde do sekunde) potiče dugoročne promjene u srčanom tkivu (dani, tjedni i mjeseci)“, rekao je Moise. „Naše simulacije su, koliko ja znam, najdulje do sada: modeliramo do 24 sata kontinuirane 2D električne aktivnosti.“
Simulacije omogućuju istraživačima praćenje svih aspekata rada srca tijekom duljih vremenskih razdoblja. Iako se srce može činiti relativno jednostavnim, pokretanje simulacije na ovoj razini detalja zahtijeva puno računanja.
„Sve 2D simulacije su pokrenute korištenjem CUDA koda na NCSA GPU-ima i DSP-u, što je bilo ključno za proučavanje tako dugih vremenskih skala“, rekao je Moise.
„NCSA resursi koje smo koristili uključivali su NVIDIA GPU-ove dostupne putem Delte. Pokretanjem CUDA koda na NVIDIA GPU-ovima uspjeli smo ubrzati naše simulacije za oko 250 puta. Budući da su naše najduže simulacije u ovoj studiji trajale oko tjedan dana, na tipičnom računalu ili prijenosnom računalu trajale bi godinama.“
Moiseov tim otkrio je zanimljivu značajku srca kod atrijske fibrilacije. Kako se broj otkucaja srca osobe povećava, stanice u srcu se prilagođavaju kako bi održale ravnotežu kalcija. Ova nevjerojatna sposobnost stanica dolazi s ozbiljnim nedostatkom: Iste te prilagodbe čine srce sklonim daljnjim aritmijama. Slijedi začarani krug: Sve više stanica prilagođava se kako bi uravnotežile kalcij kako se stanje nastavlja, dodatno povećavajući osjetljivost na aritmije i na kraju dovodeći do trajnog nepravilnog otkucaja srca.
Moiseov rad pokazuje zašto je toliko važno rano otkriti atrijalnu fibrilaciju i liječiti je kako bi se održalo zdravlje srca.
„Naša studija usmjerena je na najčešću srčanu aritmiju, fibrilaciju atrija, glavni uzrok moždanog udara i visoke morbidnosti i mortaliteta, putem računalnih simulacija električne aktivnosti srca“, rekao je Moise. „Ovaj rad nam omogućuje da prvi put pratimo nastanak i dugoročno napredovanje ove bolesti, što će u konačnici dovesti do razvoja boljih lijekova za sprječavanje ili zaustavljanje njezinog napredovanja.“
Moiseovo istraživanje ima potencijal značajno poboljšati liječenje atrijske fibrilacije pružajući liječnicima i znanstvenicima novu perspektivu o mehanizmima koji dovode do njezine progresije. Ovaj pristup mogao bi inspirirati znanstvenike koji rade u srodnim područjima kardiologije i šire.
„Vjerujemo da naš rad otvara novu vremensku dimenziju u simulacijama elektrofiziologije srca, pokazujući da su jednodnevne simulacije (pa čak i dulje) tehnički izvedive“, rekao je Moise. „Ovaj pristup mogao bi se primijeniti na razne bolesti, poput disfunkcije sinusnog čvora ili aritmija uzrokovanih infarktom miokarda. Osim toga, ovaj rad izravno unapređuje istraživanje atrijske fibrilacije omogućujući po prvi put modeliranje njezine dugoročne progresije uzrokovane aritmičkom električnom aktivnošću, kao i otvaranje mogućnosti testiranja terapija koje ciljaju unutarstanične regulatorne mehanizme. Konačno, šire gledano, nadamo se da će naš rad inspirirati druge istraživače da se uhvate u koštac s biološkim izazovima koji obuhvaćaju dulje vremenske skale.“
U budućim studijama, Moise planira poboljšati svoju simulaciju kako bi uključio potencijalne tretmane i dodatno potvrdio svoje nalaze dodatnim eksperimentima. Prethodni povezani rad objavljen je u časopisu Biophysical Journal.