Real‐time optical manipulation of cardiac conduction in intact hearts
Notice bibliographique
Résumé
KEY POINTS: Although optogenetics has clearly demonstrated the feasibility of cardiac manipulation, current optical stimulation strategies lack the capability to react acutely to ongoing cardiac wave dynamics. Here, we developed an all-optical platform to monitor and control electrical activity in real-time. The methodology was applied to restore normal electrical activity after atrioventricular block and to manipulate the intraventricular propagation of the electrical wavefront. The closed-loop approach was also applied to simulate a re-entrant circuit across the ventricle. The development of this innovative optical methodology provides the first proof-of-concept that a real-time all-optical stimulation can control cardiac rhythm in normal and abnormal conditions. ABSTRACT: Optogenetics has provided new insights in cardiovascular research, leading to new methods for cardiac pacing, resynchronization therapy and cardioversion. Although these interventions have clearly demonstrated the feasibility of cardiac manipulation, current optical stimulation strategies do not take into account cardiac wave dynamics in real time. Here, we developed an all-optical platform complemented by integrated, newly developed software to monitor and control electrical activity in intact mouse hearts. The system combined a wide-field mesoscope with a digital projector for optogenetic activation. Cardiac functionality could be manipulated either in free-run mode with submillisecond temporal resolution or in a closed-loop fashion: a tailored hardware and software platform allowed real-time intervention capable of reacting within 2 ms. The methodology was applied to restore normal electrical activity after atrioventricular block, by triggering the ventricle in response to optically mapped atrial activity with appropriate timing. Real-time intraventricular manipulation of the propagating electrical wavefront was also demonstrated, opening the prospect for real-time resynchronization therapy and cardiac defibrillation. Furthermore, the closed-loop approach was applied to simulate a re-entrant circuit across the ventricle demonstrating the capability of our system to manipulate heart conduction with high versatility even in arrhythmogenic conditions. The development of this innovative optical methodology provides the first proof-of-concept that a real-time optically based stimulation can control cardiac rhythm in normal and abnormal conditions, promising a new approach for the investigation of the (patho)physiology of the heart.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».