vendredi 8 avril 2016

Chaos dans le cœur

Les scientifiques de l'Institut Fritz Haber de la Société Max Planck à Berlin et à l'Université de Barcelone ont découvert que le comportement chaotique dans les réactions chimiques et la fibrillation cardiaque peut être influencée de manière sélective et supprimée
Un cœur sain bat à un rythme régulier déterminé par des impulsions électriques générées à l'intérieur du cœur qui se propagent sous forme d'ondes à travers le muscle cardiaque. Ces ondes d'excitation produisent des contractions cardiaques normales. Parfois, ce comportement bien organisé est cependant remplacé par des motifs irréguliers d'excitation qui conduisent à la fibrillation cardiaque et peuvent être considérés comme une forme de comportement chaotique. les ondes chaotiques similaires peuvent également se développer dans les systèmes avec des réactions chimiques. En collaboration avec des scientifiques espagnols, AS Mikhailov (Fritz Haber Institute) a maintenant découvert que ce genre de chaos peut être supprimé par la faible modulation périodique de l'excitabilité moyenne. Si vérifié pour le cœur, cette découverte pourrait conduire à de nouvelles méthodes pour mettre fin à la fibrillation cardiaque.
Une vague d'excitation électrique traverse le cœur et le fait de contracter une fois par seconde. Parfois, cependant, la propagation des ondes ordonné tombe en panne et, en conséquence, des contractions physiologiques normales disparaissent et les ensembles de fibrillation dans. Si cette condition ne soit pas immédiatement arrêtée, l'issue est fatale.
D'un point de vue mathématique, la fibrillation peut être considérée comme une forme particulière de chaos. Des formes similaires de chaos sont également possibles dans les milieux chimiquement excitables, comme par exemple, la fameuse réaction Belousov-Zhabotinsky périodique. Dans des études expérimentales de cette réaction, scientifique américain Arthur Winfree a découvert les ondes dites de défilement tournant en 1973. Dans sa section transversale, une vague de défilement ressemble à une spirale. Ces spirales sont empilés les uns sur les autres pour former un motif en forme de spirale, ressemblant à une feuille roulée de façon lâche de papier. Le rouleau tourne autour d'un filament central. Ce filament peut être droit ou courbe; il peut aussi construire des boucles et des anneaux. Par la suite, Winfree a suggéré que le chaos dans les médias excitables en trois dimensions peut émerger à travers la dynamique désordonnée de ces filaments. À son avis, cela peut souvent expliquer le développement de la fibrillation et le phénomène de la mort subite d'origine cardiaque.
Les enquêtes menées par AS Mikhailov (Institut Fritz Haber) en collaboration avec S. Alonso et F. Sagues (Université de Barcelone) ont montré que le chaos Winfree des vagues de défilement est typique et peut être observé dans les modèles généraux de médias excitables. La figure donne un exemple d'une telle forme d'onde chaotique.
Il y a deux ans, Mikhailov et ses collègues de l'Institut Fritz Haber ont réussi à observer et contrôler les modèles chaotiques dans une réaction chimique .Dans sa nouvelle publication "Science", les scientifiques montrent que le chaos des ondes de défilement peut généralement être contrôlé - supprimé ou induite - par une faible modulation périodique des paramètres déterminant le seuil d'excitation d'un milieu. Cette découverte, qui a été découvert pour les modèles mathématiques abstraits, pourrait à l'avenir conduire à de nouvelles méthodes pour supprimer la fibrillation cardiaque.