Высшая школа пограничных наук, Токийский университет и научно-исследовательская группа Fujitsu разработали симулятор бьющегося сердца на основе математическое моделирование принципов работы молекулярных моторов.

Это исследование связывает молекулы на микро-уровне и сердца на макро-уровне, а также позволяет делать прогнозы на высоком уровне, что может быть использовано как для фундаментальных медицинских исследований и на клинической практике.

Такуми Вашио, один из участников разработки симулятора сердца так прокоммментировал ход исследований: "Я отвечаю за механического движения сердца, так что я вовлечен в стремлении использовать этот огромный вычислительную мощность, чтобы проанализировать, как молекулы ведут себя для сокращения мышцы, в результате чего возникает динамическое движение. До сих пор мы не имели достаточную вычислительную мощность для точного моделирования, и мы должны были оставить ключевые области, в нашем анализе при работе на уровне молекулярного поведения. С компьютером K у нас есть силы, чтобы начать моделирование на уровне отдельных молекул. Теперь мы можем напрямую связать молекулярное поведение с сокращением сердечной мышцы, в результате имея чрезвычайно реалистичное, естественное моделирование сердечного ритма".

"Использование вычислительной мощности компьютера K позволяет осуществлять прямой анализ движения отдельных молекул, чтобы имитировать сокращения сердца на макроуровне. Молекулы не действуют независимо друг от друга; напротив, их движенияфундаментально постоянно находятся под влиянием других молекул вокруг них. Кроме того, форма сердца изменяется при каждом ударе. Эта деформация в свою очередь влияет на поведение молекул. Таким образом, это моделирование связывает воедино макро-и микро миры для моделирования, как явления на молекулярном уровне влияет на биение сердца, и как это биение в свою очередь, влияет на отдельные молекулы. Вычислительные методы для точного моделирования таких взаимодействий, которые стало возможным с помощью компьютера K позволяют нам увидеть новые отношения, которые ранее были неизвестны".

"Расчеты фундаментально основываются на ньютоновской динамики, и это включает в себя принцип действия и реакции, поэтому мы должны искать состояния, которые представляют баланс сил. Но, это нелегко создать решающее устройство для получения стабильных решений для данного типа анализа. Это не просто анализ микро- и макро-взаимодействий. здесь мы имеем взаимодействия между кровью и сердечной стенкой, и здесь мы имеем взаимодействие между кровью и клапанами сердца. Теперь у нас есть стабильная платформа для анализа этих взаимодействий".

"Забегая вперед, отметим,что моделирование будет имитировать механизмы, с помощью которых молекулярные мутации приводят к сердечно-сосудистым заболеваниям, способствуя фундаментальным медицинским исследованиям. Предпринимаются также усилия в стадии реализации использовать моделирование, чтобы помочь отдельным пациентам, выбрав наилучшие варианты для лечения, например, путем моделирования различных хирургических операций на сердце".

Видео-ссылка ->