异质性心脏起搏组织模型与行波动力学分析

窦房结（SAN）是一种复杂的异质性组织，在健康心脏中产生稳定节律，然而对于该组织何时以及如何保持稳定的通用机理性解释仍然缺乏。尽管计算和理论分析可以阐明这些现象，但此类方法很少被用于现实的（高维的）间隙连接耦合异质性起搏组织模型。在本研究中，我们改进了近期的一种起搏细胞模型（Severi et al. 2012），纳入离子通道和细胞内钙动态的生理表征，以捕捉异质性起搏细胞群的生理特征，特别是具有不同固有频率和动作电位形态的“中央”和“外周”细胞。由起搏细胞异质性组织结构表示的SAN组织大规模模拟展现出丰富的行为，包括完全同步、从外周到中央发起的行波活动，以及从中央发起的瞬态行波。我们使用无需完全模拟大规模模型即可捕捉这些观测结果的相位约化方法。此外，相位约化模型准确预测了组织电动态的关键特性，包括同步发生时的波频率，以及多种组织模型中的波传播方向。利用约化相位模型，我们分析了细胞分布与耦合强度之间的关系以及由此产生的瞬态动力学。进一步，约化相位模型预测了不规则电动态的参数区间。因此，我们证明了将相位约化振子模型应用于现实起搏组织是研究心脏起搏活动时空动态的有用工具。