来自美国乔治华盛顿大学和俄罗斯莫斯科物理科学研究所的国际研究团队开发了一种用于心脏电活动的多参数光学映射的开源解决方案。该技术涉及一次监测多个参数 - 例如，电激发和细胞内钙浓度的变化。该技术是增强我们对心律失常背后机制的理解的有用工具。绘图系统组件的3D模型和数据分析的源代码是公开可用的，使其他研究小组能够从新的解决方案中受益。该研究发表在科学报告上。
心脏兴奋 - 收缩涉及许多相互作用的现象，主要是电激发和钙浓度的变化。通常，激发由右心房中的一组细胞(称为窦房结)引发，并通过心脏传导系统传播到心房和心室(图1)。传播异常，即心律失常，是俄罗斯和其他发达国家死亡的主要原因。
光学映射目前是研究心律失常背后机制的主要技术。该技术基于用荧光染料灌注离体全心脏或一片心脏组织。可以使用高速相机以这种方式跟踪许多细胞内参数变化。设备的高成本和一次监测样品的多个参数以及处理相关信号的技术挑战阻止了在生物群体中更广泛地使用光学映射。
为了解决这个问题，本文的作者开发了一种开源和可扩展的系统，可同时跟踪心脏电激发和细胞内钙动态。除了相机，镜头和泵之外，每个系统组件都是3D打印的。由于所有组件的设计现在都是公开可用的，任何实验室都可以重新创建类似的工具。作者计算，与商用产品相比，这可以节省其他研究人员高达20,000美元。除了设计外，该团队还开放了基于Matlab的RHYTHM软件的代码，用于信号处理。
“我们优先考虑生理学家可以访问该软件，因为他们可能缺乏用C ++编写代码所需的编程技能，”评论研究的共同作者，MIPT人体生理学实验室的首席研究员Roman Syunyaev说。“该软件的当前版本有许多用于分析动作电位和钙瞬变的模块[图2]。但该架构允许人们添加一个新模块，以便同时测量代谢变化(NADH浓度)。 “
“虽然心肌中的激发传播与多种复杂现象之间的相互作用有关，但研究人员通常只能测量一个参数。使用多参数映射的研究仍然不常见，”Syunyaev补充道。
“我们的实验室保持着开放的数据政策，”乔治华盛顿大学的Igor Efimov教授说，他也是MIPT人体生理学实验室的负责人。现在没有多少研究团队能够负担昂贵的光学测绘设备。现在，他们可以使用我们的设计重建一个价格合理的系统，就像我们使用的那样。他们可以使用RHYTHM处理数据。我们的工具的另一个优点是它可以自由地设计各种样品的新实验。“
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