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Início/Biofísica, fluidos e geociências/Potencial de ação cardíaco

Potencial de ação cardíaco

Modelo didático no espírito de FitzHugh–Nagumo e Noble: subida rápida, platô de repolarização, porta de recuperação e protocolo S1–S2 — captura ou bloqueio de um estímulo prematuro.

PA cardíaco didático

300 ms
170 ms
0.95

Modelo de duas variáveis da excitabilidade cardíaca: u é o potencial de membrana, h a disponibilidade lenta da corrente de entrada. S1 estimula a célula; S2 é um estímulo extra precoce. Se h não se recuperou, S2 cai no período refratário e não captura.

Grandezas medidas

estímulos capturados3 / 4
último APD90260 ms
resposta S2bloqueio
pista de arritmiapadrão estável de captura

Modelo didático no espírito de FitzHugh–Nagumo/Noble, não um modelo iônico diagnóstico. Mude o intervalo S2 e o estado da célula para ver o bloqueio refratário, o APD alongado e a reativação rápida.

Gráficos

Sobre o modelo

O potencial de ação cardíaco do cardiomiócito é mais longo que o neuronal: a subida rápida, o platô e a repolarização lenta fixam a refratariedade e impedem que a célula se excite cedo demais. Esquema didático de duas variáveis no espírito de FitzHugh–Nagumo e Noble: potencial adimensional u com uma corrente de entrada rápida h u²(1 − u)/τ_in e uma parte de saída mais lenta u/τ_out; a porta h se recupera em repouso. No gráfico, V ≈ −85 + 125u mV. O protocolo S1–S2 estimula a célula várias vezes e depois aplica um S2 prematuro: se a porta ainda está baixa, o estímulo é bloqueado; com janela refratária curta cabe uma reativação. A predefinição «QT longo» aumenta a duração do potencial (APD90) e o tempo refratário. Não é um modelo iônico completo de ventrículo.

Para quem: Fisiologia e biofísica: excitabilidade do miocárdio, refratariedade, protocolo S1–S2.

Conceitos-chave

  • potencial de ação cardíaco
  • período refratário
  • FitzHugh–Nagumo
  • modelo de Noble
  • APD90
  • protocolo S1–S2
  • síndrome do QT longo

Como funciona

Modelo didático de duas variáveis da célula do miocárdio: u dá a subida rápida e a queda em platô; h, a recuperação lenta da disponibilidade da corrente de entrada. O protocolo S1–S2 mostra se um estímulo prematuro captura a célula ou fica bloqueado pelo período refratário. A predefinição «QT longo» alonga o APD90.

Fórmulas principais

du/dt = I_stim + h u²(1−u)/τ_in − u/τ_out, dh/dt = (1−h)/τ_open at rest, dh/dt = −h/τ_close during excitation. Voltage display: V ≈ −85 + 125u mV.

Perguntas frequentes

É um modelo iônico quantitativo de ventrículo?
Não. É um esquema didático de duas variáveis da geometria da excitação e da recuperação. Os modelos cardíacos completos incluem muitas correntes, dinâmica do cálcio, tipos celulares distintos e a propagação pelo tecido.
O que é o APD90?
O tempo da frente de subida até cerca de 90% da repolarização. Aqui se mede sobre o potencial adimensional e se informa em ms, por isso a leitura é qualitativa: mais APD, janela refratária mais longa.
Como isso se relaciona com as arritmias?
As arritmias costumam depender do instante em que chega o impulso: um estímulo prematuro pode ficar bloqueado pelo tecido refratário ou passar quando parte do tecido já se recuperou e parte não. No gráfico vê-se o lado celular desse problema tecidual: bloqueio ou captura de S2.