คลื่นเกลียวทำลายหัวใจ: แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการสื่อสารระหว่างเซลล์หัวใจ

การเสียชีวิตอย่างกะทันหันของหัวใจคร่าชีวิตผู้คนมากกว่า 250,000 คนในแต่ละปีในสหรัฐอเมริกาเพียงแห่งเดียว นักฟิสิกส์ได้ศึกษาถึงบทบาทที่สำคัญของกระแสไฟฟ้าที่มีต่อสุขภาพของหัวใจ และอาจเป็นตัวการที่ทำให้เกิดโรคได้อย่างไร แรงกระตุ้นไฟฟ้าไหลเวียนผ่านเนื้อเยื่อหัวใจอย่างสม่ำเสมอและทำให้เส้นใยกล้ามเนื้อของหัวใจหดตัว ในหัวใจที่แข็งแรง แรงกระตุ้นไฟฟ้าเหล่านี้เดินทางได้อย่างราบรื่นและไม่มีสิ่งกีดขวาง เหมือนคลื่นน้ำที่กระเพื่อมเบาๆ ในสระน้ำ อย่างไรก็ตาม ด้วยเหตุผลที่ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ บางครั้งคลื่นเหล่านี้อาจพัฒนาเป็นกิจกรรมทางไฟฟ้าที่ก่อปัญหาคล้ายวังวนที่สามารถไหลเวียนผ่านหัวใจได้ จากการตรวจสอบ "คลื่นเกลียว" เหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแมคกิลล์ในมอนทรีออล คลื่นหัวใจ ศึกษาเซลล์หัวใจของตัวอ่อนลูกไก่ที่เติบโตเป็นแผ่นเนื้อเยื่อ ในสองวันแรกหลังจากการจัดเรียงตัวของเซลล์ คลื่นเกลียวมักจะก่อตัวขึ้นในเนื้อเยื่อ เมื่อนักวิจัยโรยแผ่นเนื้อเยื่อหัวใจด้วยยาที่บั่นทอนการสื่อสารระหว่างเซลล์ พวกเขาสังเกตเห็นว่าคลื่นเกลียวที่หมุนแตกออกเป็นเกลียวหมุนหลายๆ การแตกตัวของคลื่นเกลียวในแผ่นสองมิตินี้เชื่อว่าคล้ายกับรูปแบบไฟฟ้า 3 มิติที่ทำให้หัวใจมนุษย์เกิดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ ซึ่งเป็นจังหวะการเต้นของหัวใจที่อาจถึงแก่ชีวิตซึ่งมักเกิดขึ้นเมื่อการสื่อสารระหว่างเซลล์บกพร่อง ในสถานการณ์จริง การสื่อสารระหว่างเซลล์ที่ลดลงอาจเกิดจากอาการหัวใจวายหรือโรคหัวใจอื่นๆ ซึ่งอาจทำให้เนื้อเยื่อหัวใจเสียหายหรือเป็นโรคได้ การพัฒนาแบบจำลองคอมพิวเตอร์อย่างง่ายเพื่ออธิบายผลการทดลอง นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่ากิจกรรมทางไฟฟ้าในเนื้อเยื่อหัวใจสามารถแพร่กระจายได้เหมือนไฟในป่า เช่นเดียวกับต้นไม้ เซลล์จะ "สว่างขึ้น" หรือกลายเป็นไฟฟ้า ถ้าเซลล์ข้างเคียงเพียงพอจะแสดงกิจกรรมทางไฟฟ้าในระดับที่เพียงพอ เมื่อเซลล์ข้างเคียงสามารถโต้ตอบหรือสื่อสารกันอย่างรุนแรงได้ คลื่นไฟฟ้าจะผ่านเข้าไปในเนื้อเยื่ออย่างรวดเร็วโดยไม่มีสิ่งกีดขวาง เมื่อปฏิสัมพันธ์อ่อนแอ การแพร่กระจายคลื่นจะถูกปิดกั้นอย่างสมบูรณ์ ที่ระดับกลางของการโต้ตอบ คลื่นไฟฟ้าจะแตกตัวเป็นคลื่นเกลียวหลายๆ การทำความเข้าใจผลกระทบของการสื่อสารระหว่างเซลล์จะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการทำงานผิดปกติทางไฟฟ้าที่สงสัยว่าจะนำไปสู่ความผิดปกติของหัวใจ และท้ายที่สุดอาจแนะนำกลยุทธ์ในการหลีกเลี่ยง นอกจากนี้ รูปแบบเกลียวคลื่น ไฟฟ้าและอื่น ๆ ปรากฏในสถานที่อื่น ๆ ในธรรมชาติ การสังเกตของนักวิจัยสามารถช่วยอธิบายลักษณะที่ปรากฏของเกลียวคลื่นหลายๆ แบบในการกัดกร่อนบนพื้นผิวโลหะ การรวมตัวกันของราเมือก และปฏิกิริยาเคมีที่มองเห็นได้ชัดเจนซึ่งแสดงรูปแบบที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา