Modelado del potencial de acción cardíaco con Simulink

• Autores: Juarez, Hugo E.; Pisarello, Maria Inés; Monzón, Jorge Emilio
• Año de publicación: 2013
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: documento de conferencia
• Materia: Simulación; Matlab; Luo y Rudy
• Institución: Universidad Nacional del Nordeste

Fil: Juarez, Hugo E. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura; Argentina.
Fil: Pisarello, Maria Inés. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura; Argentina.
Fil: Monzón, Jorge Emilio. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura; Argentina.
Básicamente, un potencial de acción es un cambio muy rápido en la polaridad de la membrana celular del valor negativo normal de reposo a un valor positivo y finalmente un cambio de casi igual rapidez hacia los valores negativos nuevamente. Es un ciclo que dura alrededor de 200 milisegundos. Cada ciclo comprende 5 fases, la Fase 0 de despolarización rápida, la Fase 1 de repolarización temprana, la Fase 2 de meseta, la Fase 3 de repolarización rápida y la Fase 4 de reposo. La presencia de la meseta en la fase 2 hace que la contracción muscular dure hasta 15 veces más en el músculo cardíaco que en el músculo esquelético. Tanto el origen como el desarrollo de este fenómeno se deben a ciertos canales proteicos presentes en la membrana celular que permiten el flujo coordinado de ciertas corrientes de iones, como Sodio y Potasio, a través de la membrana. El modelo que se utiliza para la simulación es un Modelo Matemático del Potencial de Acción Cardíaco Ventricular de un mamífero (Luo y Rudy, 1991). Este modelo se basa en información obtenida para una célula aislada y de un solo canal, e incorpora la posibilidad de variar la concentración extracelular de Potasio [Ko] y ver los efectos que esta variación produce en las características del Potencial de Acción. La modelización de las 30 ecuaciones contenidas en el modelo de Luo y Rudy se llevó a cabo mediante el uso del entorno Simulink, incluido en el software matemático Matlab. También, como el modelo lo establecía, se incluyó la posibilidad de variar de [Ko] de su valor en condiciones normales de 5,4 mM/l. Al variar los valores de [Ko] los efectos mas importantes se evidenciaron en la duración del Potencial de Acción (APD) y en el valor negativo del potencial de reposo (Vrest), mientras que los efectos en los potenciales de meseta fueron mínimos. Al aumentar [Ko], Vrest se vuelve menos negativo y APD disminuye, y al disminuir [Ko], Vrest se vuelve mas negativo y APD aumenta, lo que concuerda con los resultados experimentales. Una vez realizada la modelización, se procedió a la validación de la misma mediante la comparación con modelos mas precisos y ya validados disponibles en la web (http://www.physiome.org/) observándose un desplazamiento temporal aproximado de 50 milisegundos y mínimas diferencias en la morfología del mismo. Por lo antes expuesto se puede concluir que el modelo en Simulink se adapta correctamente a los valores del trabajo original de Luo y Rudy.