بینش در مورد فراساختار دینامیک قلب

آنچه در زیر سطح سلولی هنگام انقباض و شل شدن قلب اتفاق می افتد، مدت هاست که کشف نشده است. به لطف تکنیک های جدید میکروسکوپ الکترونی با وضوح فوق العاده بالا، دانشمندان اکنون می توانند ضربان قلب را تقریباً در سطح مولکولی تماشا کنند. محققان دانشکده پزشکی دانشگاه فرایبورگ مهم‌ترین پیشرفت‌ها در میکروسکوپ الکترونی قلب و اهمیت آن‌ها برای تحقیق را در مقاله‌ای که اخیراً منتشر شده است، خلاصه می‌کنند. بررسی های طبیعت قلب و عروق. بینش در مقیاس نانومتری برای توسعه روش های درمانی جدید، به عنوان مثال برای حملات قلبی یا آریتمی های قلبی، اهمیت زیادی دارد.

دکتر اوا روگ-زیلینسکا، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: «با تکنیک‌های میکروسکوپی با وضوح بالا که توسط ما و دیگران در سراسر جهان توسعه یافته‌اند، ما بینش‌های شگفت‌انگیزی در مورد فراساختار دینامیکی قلب به‌دست می‌آوریم». او سرپرست بخش تصویربرداری 4 بعدی در مؤسسه تجربی پزشکی قلبی عروقی (IEKM) مرکز قلب دانشگاه در مرکز پزشکی دانشگاه فرایبورگ است. ما می‌توانیم از این بینش برای تجزیه و تحلیل ساختار سه‌بعدی سلول‌های قلب با دقت بی‌سابقه‌ای استفاده کنیم. تصاویر ما از مکعب‌ها – به اصطلاح وکسل – با طول لبه یک نانومتر یا کمتر تشکیل شده‌اند. برای مثال: یک نانومتر روگ زیلینسکا توضیح می دهد که فاصله یک ناخن انگشت در یک ثانیه رشد می کند.

تماشای ضربان قلب در حرکت فوق العاده آهسته

یک چالش این است که نقشه برداری با وضوح فوق العاده بالا از قلب را به یک هدف متحرک مرتبط کنید. پروفسور پیتر کوهل، مدیر IEKM، که همچنین سخنگوی آلمانی است، می گوید: به لطف پیشرفت های اخیر در تصویربرداری، ما اکنون درک بسیار بهتری از نحوه عملکرد سلول های ماهیچه ای و بافت همبند در قلب تپنده داریم. مرکز تحقیقات مشترک 1425 که به بررسی اسکارهای قلبی اختصاص دارد.

خود میکروسکوپ الکترونی، اما به‌طور اساسی روش‌های جدید توسعه‌یافته برای آماده‌سازی و پس پردازش نمونه‌های مربوطه، نقش اساسی در تولید بینش مولکولی ایفا می‌کنند. کوهل می‌گوید: «به‌ویژه هیجان‌انگیز است که می‌توانیم سلول‌های ماهیچه‌ای را مانند فریم‌های منفرد در یک فیلم ضبط کنیم – به لطف انجماد با فشار بالا با دقت میلی‌ثانیه. این به ما اجازه می‌دهد تا ساختارهای مولکولی قلب را که در حالت فوق‌العاده آهسته بود، تماشا کنیم». .

آزمایش ها، شبیه سازی ها و هوش مصنوعی در هم تنیده شده اند

تصاویر میکروسکوپی در IEKM با کمک هوش مصنوعی، با کمک شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای برای به تصویر کشیدن عملکرد قلب و تغییرات پاتولوژیک تا حد امکان واقعی ارزیابی می‌شوند. کوهل می گوید: “بینش تازه به دست آمده به ما امکان می دهد درک کاملاً جدیدی از فعالیت قلبی به دست آوریم و بر این اساس مفاهیم درمانی جدیدی را توسعه دهیم. ما مشتاقانه منتظر زمان بسیار هیجان انگیزی در تحقیقات قلب هستیم.”