เซลล์หัวใจมีแนวโน้มที่จะจัดระเบียบตัวเอง

ในหัวใจ เซลล์บางเซลล์สูญเสียความสามารถในการนำกระแสเป็นระยะๆ เพื่อไม่ให้รบกวนการทำงานของหัวใจ กล้ามเนื้อหัวใจจึงสามารถสร้างระบบการนำกระแสแบบแยกสาขาได้

เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจมีหน้าที่ในการหดตัวของหัวใจ เรากำลังพูดถึงเซลล์พิเศษที่สามารถสร้างและส่งกระแสไฟฟ้าได้ อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากโครงสร้างเหล่านี้แล้ว เนื้อเยื่อหัวใจยังประกอบด้วยเซลล์เนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่ไม่ส่งคลื่นการกระตุ้น เช่น ไฟโบรบลาสต์

โดยปกติแล้ว ไฟโบรบลาสต์จะทำหน้าที่ยึดโครงสร้างของหัวใจและมีส่วนร่วมในการสมานเนื้อเยื่อที่เสียหาย เมื่อเกิดอาการหัวใจวายและอาการบาดเจ็บและโรคอื่นๆ กล้ามเนื้อหัวใจบางส่วนจะตายลง เซลล์ของกล้ามเนื้อหัวใจจะเต็มไปด้วยไฟโบรบลาสต์ เช่นเดียวกับเนื้อเยื่อที่เป็นแผลเป็น เมื่อมีไฟโบรบลาสต์สะสมมาก คลื่นไฟฟ้าจะยิ่งแย่ลง ภาวะนี้เรียกว่า กล้ามเนื้อหัวใจตาย

เซลล์ที่ไม่สามารถส่งแรงกระตุ้นได้จะขัดขวางกิจกรรมปกติของหัวใจ เป็นผลให้คลื่นถูกส่งผ่านสิ่งกีดขวาง ซึ่งอาจนำไปสู่เส้นทางการไหลเวียนของการกระตุ้น: คลื่นเกลียวหมุนจะเกิดขึ้น สภาวะนี้เรียกว่าเส้นทางแรงกระตุ้นย้อนกลับ หรือที่เรียกว่าการกลับเข้าใหม่ ซึ่งจะกระตุ้นให้เกิดความผิดปกติของจังหวะการเต้นของหัวใจ

ไฟโบรบลาสต์ความหนาแน่นสูงอาจทำให้เกิดโรคหลอดเลือดสมองแบบพัลส์ย้อนกลับได้เนื่องจากเหตุผลดังต่อไปนี้:

- เซลล์ที่ไม่นำไฟฟ้าจะมีโครงสร้างที่เป็นเนื้อเดียวกัน

- ไฟโบรบลาสต์ที่เกิดขึ้นจำนวนมากเป็นเหมือนเขาวงกตของกระแสคลื่น ซึ่งถูกบังคับให้เดินตามเส้นทางที่ยาวและโค้งมากขึ้น

ความหนาแน่นสูงสุดของโครงสร้างไฟโบรบลาสต์เรียกว่าเกณฑ์การซึมผ่าน ตัวบ่งชี้นี้คำนวณโดยใช้ทฤษฎีการซึมผ่าน ซึ่งเป็นวิธีทางคณิตศาสตร์สำหรับประเมินการเกิดขึ้นของการเชื่อมต่อโครงสร้าง การเชื่อมต่อดังกล่าวในขณะนี้คือกล้ามเนื้อหัวใจที่มีตัวนำและไม่มีตัวนำ

ตามการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์ เนื้อเยื่อหัวใจควรสูญเสียความสามารถในการนำไฟฟ้าเมื่อจำนวนไฟโบรบลาสต์เพิ่มขึ้น 40% ที่น่าสังเกตคือในทางปฏิบัติ ความสามารถในการนำไฟฟ้ายังคงสังเกตได้แม้ว่าจำนวนเซลล์ที่ไม่นำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น 70% ปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับความสามารถของกล้ามเนื้อหัวใจในการจัดระเบียบตัวเอง

นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าเซลล์นำไฟฟ้าจะจัดระบบโครงร่างของเซลล์เองภายในเนื้อเยื่อเส้นใย เพื่อให้สามารถเข้าไปในซินซิเทียมร่วมกับเนื้อเยื่อหัวใจอื่นๆ ได้ ผู้เชี่ยวชาญได้ประเมินการผ่านของกระแสไฟฟ้าในเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน 25 ตัวอย่างที่มีโครงสร้างนำไฟฟ้าและไม่นำไฟฟ้าในระดับเปอร์เซ็นต์ที่แตกต่างกัน ผลลัพธ์ที่ได้คือค่าพีคของการซึมผ่านที่ 75% ในขณะเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตเห็นว่ากล้ามเนื้อหัวใจไม่ได้เรียงตัวกันเป็นระเบียบ แต่จัดเป็นระบบนำไฟฟ้าแบบแยกสาขา ปัจจุบัน นักวิจัยยังคงทำงานในโครงการนี้ต่อไป โดยมีเป้าหมายในการสร้างวิธีการใหม่ๆ เพื่อขจัดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ ซึ่งจะใช้ข้อมูลที่ได้รับระหว่างการทดลองเป็นหลัก

รายละเอียดของงานสามารถดูได้ที่ journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1006597