Curso: BIOELECTRICIDAD Y MODELADO BIOELÉCTRICO DEL CORAZÓN
Lugar: Universidad Nacional de Lomas de Zamora (Buenos Aires, Argentina)
Profesor: José M. Ferrero (Universidad Politécnica de Valencia)
Duración: 20 horas
Fechas: Lunes 11 de julio de 2022 a Viernes 15 de julio de 2022
Sesiones: 4 horas (con dos pausas de 10 minutos)
Objetivos de aprendizaje:
El objetivo del curso es introducir a los alumnos en el conocimiento de los modelos teóricos que explican y describen el comportamiento eléctrico de las células y los tejidos del corazón con el fin de simular computacionalmente el comportamiento eléctrico del mismo. Se presentan los fundamentos teóricos de las corrientes iónicas transmembrana, de los potenciales de acción celulares y de la propagación de estos por el miocardio. Se relacionan además estos fenómenos con su manifestación externa: los potenciales extracelulares y el electrocardiograma (ECG). Se presentan las fronteras del conocimiento en simulación de los efectos electrofisiológicos de la isquemia miocárdica y le infarto, incidiendo en el uso de los modelos para la comprensión de los mecanismos íntimos de las arritmias en isquemia y para la mejora de las terapias en isquemia e infarto crónico.
Programa de la asignatura
1.- Introducción a la Bioelectricidad
Introducción al curso. La bioelectricidad: su historia, sus objetivos y sus aportaciones
2.- Fundamentos Teóricos de Bioelectricidad
Introducción a la bioelectricidad. Potenciales bioeléctricos. Tejidos excitables. Propiedades eléctricas de la membrana celular. Mecanismos pasivos de conducción eléctrica en membranas celulares: difusión y campo eléctrico. Mecanismos activos de conducción eléctrica en membranas celulares.
3.- Modelo Eléctrico-Matemático de una Célula Cardiaca
Modelo eléctrico de un canal iónico. Modelo eléctrico de la célula. Potencial de reposo.
4.- Modelo Matemático de los Canales Iónicos
Técnicas de voltage clamp y patch clamp. Modelado de corrientes iónicas dependientes del tiempo. Compuertas voltaje-dependientes. Compuertas ligando-dependientes.
5.- Modelos de Potenciales de Acción Cardiacos
Introducción. Respuesta subumbral y supraumbral. Período refractario. Fases del potencial de acción en los cardiomiocitos. Corrientes de sodio, calcio y potasio. Dinámica del calcio. El potencial de acción en células marcapasos.
6.- El Modelo Bidominio del Miocardio
Propagación de potenciales de acción en el corazón. Flujo del campo eléctrico. Conceptos de gradiente y divergencia. Ley de Ohm. El modelo bidominio. Ecuación de la propagación. Ecuación del potencial extracelular.
7.- Propagación del Potencial de Acción en el Corazón
Propagación de potenciales de acción en el corazón. El caso 1D. Ecuación de reacción-difusión. Efecto de la conductividad del miocardio. Modelado 3D del corazón.
8.- Simulación Computacional del Electrocardiograma (ECG)
Ecuación de los potenciales extracelulares. Ecuación del ECG. Simulación del ECG. Ondas del electrocardiograma.
9.- Modelización y Simulación computacional de Arritmias Cardiacas en Isquemia e Infarto
Arritmias cardíacas de origen eléctrico. La isquemia miocárdica. El infarto de miocardio. Modelos matemáticos de la isquemia. Simulación de la taquicardia ventricular y la fibrilación ventricular. Utilización de modelos computacionales para la mejora de terapias farmacológicas. Utilización de modelos computacionales para la mejora de terapias de ablación por radiofrecuencia en pacientes post-infarto.