Введение
1. Обзор литературы 9
1.1. Автоволны в сердечной ткани 9
1.1.1. Автоволны в возбудимых средах 9
1.1.2. Спиральные автоволны. Ревербераторы. Реентри 12
1.1.3. Математические модели распространения автоволн в сердечной ткани 13
1.2. Экспериментальные методы исследования волн возбуждения в сердечной ткани 16
1.2.1. Биофизические экспериментальные модели сердца 16
1.2.2. Оптическое картирование сердечной ткани 18
1.3. Подходы к неинвазивному контролю возбудимости тканей 20
1.3.1. Оптогенетика. Канальный родопсин 20
1.3.2. Фотосенсибилизаторы. Азотаб 22
1.4. Применение возбудимых систем в аналоговых вычислениях 22
1.4.1. Аналоговые (неконвенциональные) вычислительные системы. Определение понятия 22
1.4.2. Примеры реализации вычислительных алгоритмов на возбудимых средах 25
1.5. Проецирование УФ масок 26
2. Материалы и методы 29
2.1. Приготовление и ведение культуры кардиомиоцитов 29
2.1.1. Приготовление образцов для микроскопии и оптического картирования 29
2.2. Оптическое картирование 34
2.2.1. Установка оптического картирования 34
2.2.2. Протокол оптического картирования монослоя кардиомиоцитов 35
2.2.3. Получение спиральных волн на монослое кардиомиоцитов 35
2.2.4. Прикрепление спиральных волн к локальным неоднород-ностям
2.3. Синтез азотаба 39
2.4. Методы обработки изображений
2.4.1. Построение пространственно-временной развёртки 41
2.4.2. Фильтрация изображения от шума 42
2.4.3. Построение карт активации 42
2.5. Численное моделирование распространения автоволн 43
2.5.1. Характеристики вычислительного ускорителя 44
2.5.2. Распределение данных по уровням памяти 45
3. Цифровое фотоуправление возбудимостью монослоя кардиомиоцитов 48
3.1. Оценка концентраций изомеров азотаба в растворе под действием излучения с двумя длинами волн 48
3.2. Экспериментальная установка для цифрового фотоуправления возбудимостью монослоя кардиомиоцитов 49
3.3. Демонстрация возможностей экспериментальной установки для цифрового фотоуправления возбудимостью монослоя кардиомиоцитов
3.3.1. Различная геометрия проводящих путей 52
3.3.2. Замкнутые проводящие пути 54
3.4. Исследование действия С-таба на монослой кардиомиоцитов при облучении УФ 54
3.4.1. Длительность блока возбудимости монослоя кардиомиоцитов С-табом после облучения УФ 58
3.4.2. Возможный механизм длительного блока возбудимости монослоя кардиомиоцитов С-табом после облучения УФ 59 Содержание
4. Моделирование эффекта действия антиаритмического препарата на заякоренную спиральную волну путём понижения возбудимости монослоя кардиомиоцитов 61
4.1. Компьютерное моделирование дестабилизации заякоренной спи ральной волны путём понижения возбудимости среды на модели Алиева-Панфилова 61
4.1.1. Определение критического радиуса неоднородности, вокруг которой может вращаться спиральная волна 62
4.1.2. Дестабилизация заякоренной спиральной волны путём понижения возбудимости среды 63
4.1.3. Влияние скорости и величины изменения возбудимости среды на дестабилизацию заякоренной спиральной волны 64
4.2. Экспериментальное моделирование действия антиаритмического препарата путём понижения возбудимости среды на фотосенси билизированном монослое кардиомиоцитов 65
4.2.1. Зависимость скорости плоского фронта в фотосенсибили-зированном азотабом монослое кардиомиоцитов от интенсивности УФ 67
4.2.2. Рост ядра заякоренной спиральной волны в фотосенсиби-лизированном монослое кардиомиоцитов после понижения возбудимости 69
4.2.3. Образование локального сужения в проводящем пути дестабилизированной спиральной волны, приводящее к её гибели 70
5. Использование монослоя кардиомиоцитов для аналоговых вычислений 73
5.1. Волновой диод 73
5.1.1. Волновой диод на монослое кардиомиоцитов, выращенном с заданным пространственным распределением клеток 75
5.1.2. Волновой диод на фотосенсибилизированном монослое кар диомиоцитов 76 Содержание
5.2. Нахождение кратчайшего пути в лабиринте при помощи моно слоя кардиомиоцитов 78
5.2.1. Алгоритм нахождения кратчайшего пути в лабиринте с использованием автоволновой среды 78
5.2.2. Экспериментальная реализация алгоритма нахождения кратчайшего пути в лабиринте на монослое кардиомиоцитов 79
Заключение 83
Выводы 87
Благодарности 88
Список используемых сокращений 89
Список литературы 90
