Ivabradine for chronic heart rate control in persistent atrial fibrillation. Design of the BRAKE-AF project.

INTRODUCTION AND OBJECTIVES: Ivabradine is an inhibitor of the If channel, the main determinant of the pacemaker function of the sinus node. The drug has been approved for the treatment of angina and heart failure. There is some evidence of its role as an inhibitor of atrial-ventricular node (AVN) conduction. The aim of the BRAKE-AF project is to assess ivabradine use for rate control in atrial fibrillation (AF). METHODS: A multicenter, randomized, parallel, open-label, noninferiority phase III clinical trial will be conducted to compare ivabradine vs digoxin in 232 patients with uncontrolled permanent AF despite beta-blockers or calcium channel blockers. The primary efficacy endpoint is the reduction in daytime heart rate measured by 24-hour Holter monitoring at 3 months. This clinical trial will be supported by an electrophysiological study of the effect of ivabradine on the action potential of the human AVN. To do this, an experimental model will be used with Chinese hamster ovarium cells transfected with the DNA encoding the expression of the t channels involved in this action potential and recording of the ionic currents with patch clamp techniques. RESULTS: New data will be obtained on the effect of ivabradine on the human AVN and its safety and efficacy in patients with permanent AF. CONCLUSIONS: The results of the BRAKE-AF project might allow inclusion of ivabradine within the limited arsenal of drugs currently available for rate control in AF. CLINICAL TRIAL REGISTRATION: http://www.clinicaltrials.gov. Identifier: NCT03718273.

Onda J, predictor de muerte súbita / J-Wave, predictor of sudden death

El síndrome de repolarización precoz el cual está determinado por el punto J y el segmento S-T en el electrocardiograma, anteriormente se creía que era un patrón benigno. En las últimas décadas se ha demostrado su carácter maligno cuando se presenta en las derivaciones inferiores y/o las laterales dado su potencial para desencadenar arritmias letales (ocurre en un 1-13% de la población general y en un 15-70% de los casos de fibrilación ventricular idiopática), como es el caso de la taquicardia ventricular polimórfica idiopática que puede degenerar en la fibrilación ventricular y la muerte súbita. Se presenta el caso de una paciente de 41 años de edad, quien presenta inicialmente episodios de palpitaciones, síncope y muerte súbita en quien posteriormente se evidencia un trastorno de repolarización precoz tipo 2.

It used to be believed that the syndrome of early repolarization, which is determined by the point J and ST segment on the electrocardiogram, was a benign pattern. In recent decades its malign character has been shown when presented in the inferior leads and/or side given its potential to trigger lethal arrhythmias (occurs 1-13% of the general population and in 15-70% of cases of idiopathic ventricular fibrillation), as in the case of idiopathic polymorphic ventricular tachycardia that can degenerate into ventricular fibrillation and sudden death. A case of a 41 year-old patient who initially presented episodes of palpitations, syncope and sudden death is presented, in whom subsequently early repolarization type 2 disorder is evidenced.

Extra-tympanic electrocochleography in a normal population. A descriptive study. / Electrococleografía extratimpánica en una población normal. Estudio descriptivo.

INTRODUCTION AND OBJECTIVES: Extra-tympanic electrocochleography is an electrophysiological register obtained after stimulating the cochlea with an audible stimulus. This stimulus is applied using an earphone over the external auditory canal, while the electrical activity is registered by surface electrodes. There are few studies that analyse normal electrocochleography in our environment. Thus, the main objective of our study was to regularize the values obtained with electrocochleography in ears without any otoneurological diseases. We explain in detail the process of obtaining the register. METHODS: Sixty healthy ears were studied by extratympanic electrocochleography. Statistical results were analysed. While 30 ears were studied with a stimulus at 90dB, another 30 ears were studied with a stimulus at 80dB. RESULTS: Summating potential and action potential latencies and amplitudes were measured. Summating potential/action potential ratios were calculated. Wave I and wave II latencies were also determined. These results were analysed in function of stimulus intensity, patient gender, patient age group and ear side studied. CONCLUSIONS: This study collected extra-tympanic electrocochleography data in a normal population and the results were in the range of other international studies obtained in other countries. These data can be used as a reference to evaluate illnesses that affect cochlear structure or functions.

Ruido eléctrico de la ventana redonda / Round window electrical noise

Desde hace décadas se sabe que al colocar un electrodo cerca de la ventana redonda de la cóclea es posible registrar potenciales cocleares en respuesta a estímulos sonoros, tales como el potencial microfónico coclear o el potencial de acción compuesto del nervio auditivo. Sin embargo, hace algunos años, se ha descrito que al posicionar un electrodo en el nicho de la ventana redonda en animales de experimentación y en ausencia de estimulación acústica, se obtiene actividad eléctrica aparentemente aleatoria y no desencadenada por estímulo. Esta actividad eléctrica se ha denominado ruido eléctrico de ventana redonda (RWN, por su sigla en inglés Round Window Noise) y representaría la descarga espontánea de fibras del nervio auditivo. La técnica para su registro es similar a la utilizada en la electrococleografía para obtener potenciales cocleares en humanos. Esta señal se distingue del ruido eléctrico no biológico por tener un peak en su poder espectral centrado en torno a los 900 Hz. La amplitud de esta banda de frecuencia se correlaciona con la sensibilidad auditiva en la región basal de la cóclea, entre los 12 a 30 kHz en cobayos y gatos. El RWN se ha estudiado a través de estimulación acústica y bloqueo farmacológico, logrando caracterizar sus propiedades electrofisiológicas para desarrollar modelos de estudio con aplicación clínica.

For decades, it has been known that placing an electrode near the round window niche allows the recording of cochlear potentials in response to auditory stimuli, such as the cochlear microphonic potential and the compound action potential of the auditory nerve. However, some years ago, it was discovered, that by positioning an electrode in the round window niche of experimental animals, and in the absence of acoustic stimulation, apparently random electrical activity is obtained. This electrical activity is called round window electrical noise (RWN) and represents the spontaneous discharge of auditory nerve fibers. The recording technique is similar to that used in electrocochleography in humans. This bioelectrical signal is distinguished from that of non-biological electrical noise, as it has a power spectral peak centered around 900 Hz. The magnitude of this frequency peak is correlated with hearing sensitivity in the basal region of the cochlea, between 12 to 30 kHz in guinea pigs and cats. The RWN has been characterized using sound stimulation or pharmacologic suppression, and its electrophysiological properties could be used to develop models of auditory nerve function with possible clinical application.

Propagación de onda en un tejido cardiaco 3D usando dos modelos auriculares / Wave propagation in a 3D cardiac tissue using two atrial models

Objetivo: evaluar el grado de predictibilidad entre dos modelos de electrofisiología celular para aurícula humana, analizando las propiedades, a nivel tisular, de la duración del potencial de acción (APD) y velocidad de conducción (CV) en un tejido en tres dimensiones incorporando el direccionamiento de fibras para toda la anatomía auricular. Métodos: se implementaron los modelos celulares de Courtemanche-Ramírez-Nattel y Nygren; además se desarrolló un modelo geométrico detallado y realista de una aurícula humana, partiendo del modelo burdo de Harrild-Henriquez al que se le incorporó el direccionamiento de fibras en toda la anatomía auricular. Resultados: las constantes de difusión implementadas permitieron obtener en ambos modelos velocidades de conducción muy similares a las velocidades de conducción reales; además, en las regiones de alta conductividad el direccionamiento de fibras longitudinal permitió obtener velocidades de conducción más altas que en otras zonas de la aurícula. Conclusiones: la curva del potencial de acción muestra un APD90 (AP al 90% de la repolarización) de 320 ms en NYG y 235 ms en CRN. En condiciones donde las propiedades de la membrana no han cambiado en la aurícula normal, se ha observado que en ambos modelos se generan subidas de potencial de acción rápidas que se aprecian en la forma del potencial, asociados con una baja velocidad de propagación en la dirección transversal y una subida lenta del potencial de acción, que se relaciona también con una alta velocidad de propagación en el sentido longitudinal.

Objective: to evaluate the degree of predictability between two models of human atrial cellular electrophysiology, analyzing at tissue level the properties of the action potential duration (APD) and conduction velocity (CV) in a three-dimensional tissue incorporating direction of fibers for the entire atrial anatomy. Methods: we implemented the cellular models of Courtemanche-Ramirez-Nattel and Nygren, also developed a detailed and realistic geometric model of a human atrium, starting from the clumsy model of Harrild-Henriquez to which we incorporated the direction of fibers throughout the entire atrial anatomy. Results: The diffusion constants implemented allowed to obtain in both models conduction velocities very similar to the real conduction velocities; moreover, in the high conductivity regions the longitudinal fiber direction allowed to obtain conduction velocities higher than in other areas of the atrium. Conclusions: the action potential curve shows a APD90 (AP at 90% of repolarization) of 320 ms in NYG and 235 ms in CRN. Under conditions where the membrane properties have not changed in the normal atrium, we observed that in both models increases of fast action potential are generated, which can be seen as the potential associated with a low propagation velocity in the transversal direction and a slow rise of the action potential, which is also related to a high propagation velocity in the longitudinal direction.

MODELO PARAMÉTRICO DE LA ACTIVIDAD ELÉCTRICA CELULAR CARDIACA ESTIMADO A PARTIR DE REGISTROS ELECTROCARDIOGRÁFICOS ESTÁNDARES / PARAMETRICAL MODEL OF CARDIAC CELL ELECTRICAL ACTIVITY ESTIMATED FROM STANDARD ELECTROCARDIOGRAM RECORDINGS

El presente trabajo tiene como objetivo principal relacionar la actividad eléctrica cardiaca celular con la actividad eléctrica cardiaca medida en una sola derivación del electrocardiograma (ECG), mediante un modelo paramétrico de potencial de acción (PA) celular, lo cual se llevó a cabo relacionando dinámicas conocidas, matemáticamente modelables, que existen a nivel de una célula cardiaca, a dinámicas que pueden ser encontradas en un registro ECG estándar. La principal dinámica celular a relacionar con el ECG es la conocida como curva de restitución celular en tres dimensiones, la cual relaciona la duración del potencial de acción celular (APD) con el intervalo diastólico que lo precede y con el mismo APD pero del ciclo cardiaco precedente. Curvas de restitución similares se encontraron en señales ECG registradas durante el test isométrico handgrip, relacionando el intervalo QT con el intervalo TQ que lo precede y con el intervalo QT del ciclo cardiaco precedente. Siguiendo esta similitud, un modelo paramétrico de curva de restitución, extraído de un modelo de PA a tres corrientes iónicas, es ajustado a la curva de restitución del ECG con el fin de estimar los parámetros del modelo de PA. Este modelo es finalmente simulado estimulándolo con un tren de impulsos de frecuencia igual a la frecuencia cardiaca del sujeto experimentado. Los resultados muestran que la curva de restitución obtenida experimentalmente a partir del ECG es similar a la obtenida a partir de la simulación del modelo de PA. Más aún, el APD simulado del modelo sigue de forma satisfactoria la variación en el tiempo del intervalo QT del sujeto experimentado. Esto abre nuevas perspectivas en el análisis de la actividad celular a partir de registros ECG estándar.

The main purpose of this paper is to relate cellular cardiac electrical activity with the cardiac electrical activity measured in only one electrocardiogram (ECG) lead, through a cellular action potential (AP) parametrical model. This is performed by relating known dynamics, which can be mathematically modeled, existing at a cardiac cell level, to dynamics which can be obtained from a standard ECG recording. The main cellular dynamic used for relating with the ECG is the one known as three dimensional cellular restitution curve, which relates the action potential duration (APD) with its preceding diastolic interval and with the APD of the preceding cardiac cycle. Similar restitution curves were found in ECG signals recorded under the isometric handgrip test by relating the QT interval with its preceding TQ interval and with the QT interval of the preceding cardiac cycle. Following this similarity, a parametrical restitution curve, derived from a three ionic current cellular AP model was fitted to the ECG restitution relation for AP model parameter estimation. This model is finally simulated by stimulating it with an impulse train of frequency similar to the heart rate of the tested subject. The results show that the restitution curve experimentally obtained from the ECG is similar to the one obtained from de AP model simulation. Moreover the simulated APD follows satisfactorily the QT interval time variation of the tested subject. This opens new perspectives for the analysis of cellular cardiac electrical activity from standard ECG recordings.

Relación entre conductancias de sodio y potasio al estilo Hodgkin y Huxley y su efecto en la propagación de potenciales de acción a 40°C / Relationship between Hodgkin and Huxley style sodium and potassium conductances and their effect on the propagation of action potentials at 40°C

Objetivo: Determinar, a partir de simulación computacional, la respuesta de un axón no mielinado a un estímulo de corriente, para diferentes valores de G Na y G K tales que 0S/ cm²

Objetive: To determine from computational simulation, the response of an unmielynate axon to a constant current stimulus for different HH style maximum sodium (G N) and potassium (G K) conductance in the space G Na vs. G Ksuch that 0S/cm²

O aprender circense como experiência de ser / Learning the circus art as an experience of being / El aprender circense como experiencia de ser

Este artigo se propõe, a partir de uma perspectiva histórico-cultural, compreender as relações entre ensinar-aprender a arte circense e sua mediação na constituição do sujeito. Para a realização da pesquisa, foram contatados os educadores de um Circo Escola e doze aprendizes. Por meio de entrevistas e observações das aulas no picadeiro, alcançamos informações a respeito de como o aprendiz define a arte circense e a relação que estabelece com o circo e com os educadores. Os resultados apontam uma relação de ensinar-aprender que se efetiva no corpo, mas que constitui novos processos cognitivos por meio dela. Assim, o corpo aprendiz é um corpo afetado pelo encontro com o outro e tem sua potência de agir aumentada, sua possibilidade de se fazer um sujeito que aprende, a partir de sua imersão na arte circense.

This paper presents, in line with a cultural-historical approach, an understanding of the teaching and learning process of the circus art and its mediation in the constitution of the subject. It was spoken to trainers of a circus school and twelve apprentices for the development of the research. By using interviews and observing the performers in the circus ring, it was possible to produce information on the manner in which the learner define the circus art and the relationship established between them to the circus and to the circus teachers. The results pointed out that teaching and learning process is possible through the body, but it has constituted new cognitive process in this process. Therefore, the apprentice body is a body affected by the meeting to the others and has increased their potency for action, their possibility of being a subject who learns, and it has been made possible by their immersion in the circus art.

Este artículo se propone, a partir de una perspectiva histórico-cultural, compreender las relaciones de enseñanza-aprendizado en el arte circense y su mediación en la constitución de los sujetos. Para realizar este trabajo, entramos en contacto con educadores de un Circo Escuela y con dose aprendizes. Por medio de entrevistas y observaciones da clases en loco, alcanzamos informaciones a respecto de como el aprendiz define el arte circense y la relación que establece con el circo y los educadores. Los resultados apuntan a una relación de enseñanza-aprendizado que se efectiva en el cuerpo, y constituye nuevos procesos cognitivos, atravéz de ella. Así, el cuerpo aprendiz, es un cuerpo afectado por el encuentro con el otro y tiene aumentada su potencia de acción, su posibilidad de contituirse como sujeto que aprende, a partir de su inmerción al arte circense.

Remodelado estrcctural y de gap junctions en un modelo 3d de aurícula humana / Strctural remodeeling and of gap junctions in a 3d model of human atrial

Introducción: la fibrilación auricular (AF), es la más común de la arritmia cardiaca sostenida y un factor de riesgo para el accidente cerebro vascular y otras morbilidades, si no es tratada. Estudios epidemiológicos muestran que la AF tiende a perpetuarse con el tiempo, generando cambios electrofisiológicos y anatómicos denominados: remodelados auriculares. Se ha demostrado que estos cambios provocan variaciones de la velocidad de conducción (CV), en el tejido auricular. Objetivo: estudiar el efecto del remodelado de gap junctions en la propagación del potencial de acción, implementando un modelo 3D de aurícula humana altamente realista. Materiales y Métodos: se incorporaron los cambios generados por el remodelado eléctrico a un modelo de potencial de acción (AP) de miocito auricular, acoplado con un modelo tridimensional anatómicamente realista de aurícula humana dilatada. Mediante simulaciones de la propagación del AP en condiciones de remodelado eléctrico y anatómico, y de remodelado de gap junctions, se midieron las ventanas vulnerables de generación de reentradas en la base de las venas pulmonares izquierdas de la aurícula. Resultados: los resultados obtenidos indican que la ventana vulnerable en el remodelado de gap junctions, se desplazó 38 ms con relación al modelo dilatado, lo que nos muestra el impacto de la dilatación con remodelado de gap junction. Conclusiones: el remodelado eléctrico generó una disminución del 70 % en la duración del potencial de acción y una disminución de las velocidades de conducción entre un 14.6 y un 26 %, que fueron medidas en diferentes regiones de la aurícula dilatada. El foco disparado en la base de las venas pulmonares izquierdas, generó un frente de onda que mantiene una actividad reentrante debido a la anatomía subyacente de las venas pulmonares.

Introduction: Atrial fibrillation (AF) is the most common sustained cardiac arrhythmia and a significant risk factor for cerebrovascular accident and other morbidities if left untreated. Epidemiological studies show that AF tends to persist over time, creating electrophysiological and anatomical changes called atrial remodeling. It has been shown that these changes result in variations in conduction velocity (CV) in the atrial tissue. Objective: to study the effect of remodeling of gap junctions in the propagation of the action potential by implementing a highly realistic 3D human atrial model. Materials and methods: the changes caused by electrical remodeling were incorporated in an atrial myocyte action potential (AP) model coupled with an anatomically realistic three-dimensional model of dilated human atria. Through simulations of the AP spread in variations of anatomical and electrical remodeling and of gap junctions remodeling, vulnerable windows of reentry generation were measured at the base of the atrium left pulmonary veins. Results: the results obtained indicate that vulnerable window in the gap junctions remodeling moved 38 ms in relation with the expanded model which shows the impact of the dilatation gap junction remodeling. Conclusions: the electrical remodeling produced 70% decrease in action potential duration and decreased conduction velocities between 14.6 and 26 %, which were measured in different regions of the dilated atrium. The focus shot at the base of the left pulmonary veins created a wave which maintains a reentering activity due to the underlying anatomy of the pulmonary veins.

Evaluación de los efectos de diversas intensidades de estimulación nerviosa sobre la amplitud de la respuesta en diferentes especies / Evaluation of the effects of various intensities of nerve stimulation on the scale of the response in different species

El comportamiento nervioso a la estimulación eléctrica ha sido ampliamente estudiado desde 1840, época en la que se comienza a entender las características de la amplitud de respuesta nerviosa y velocidades de conducción en nervios de animales. La amplitud de respuesta en segmentos de nervios es producto de los potenciales de acción compuestos resultantes a la estimulación eléctrica. En esta investigación se estudió el comportamiento nervioso a potenciales evocados in vivo en humanos (nervio ulnar) e in vitro como nervio aislado en Bufus marinus. Durante la estimulación de los nervios se encontró respuesta de comportamiento cualitativo creciente y heterogéneo intra e ínter-especie. El análisis de las respuestas y mecanismos que participan en estos resultados se discuten.

Nervous behaviour by electrical stimulation has been widely studied since 1840, times that initiated the comprehension of the conduction velocity and nerve's amplitude responses in animals. The amplitude response in nerve segments electrically stimulated is generated by the result of composed action potentials. This research pretended to study the nerve responses to evoked potentials in human in vivo (ulnar nerve) and in vitro in animals (Bufus marinus) in sciatic nerve. Electrical stimulation resulted in rising responses of heterogeneous quality inter and intra-species. Mechanisms involved in each response are examined.

EFECTO DEL REMODELADO ELÉCTRICO AURICULAR EN UN MODELO TRIDIMENSIONAL DE AURÍCULA HUMANA

Las arritmias cardíacas más frecuentes en humanos tienen origen auricular. El modelado de la actividad auricular se ha convertido en una importante herramienta en el análisis de arritmias como la fibrilación auricular. Estudios experimentales han demostrado que la fibrilación auricular tiende a perpetuarse, generando cambios electrofisiológicos denominados remodelado auricular. En este trabajo se presenta un modelo tridimensional geométricamente realista de la aurícula humana, al cual se le incorporan: anisotropía, dirección de las fibras y heterogeneidad en la conductividad. En un modelo del potencial de acción acoplado al modelo tridimensional, se estudió el efecto del remodelado auricular sobre el potencial de acción y su propagación teniendo en cuenta sus efectos sobre las corrientes iónicas. El modelo reprodujo el comportamiento de la actividad eléctrica en toda la superficie auricular. El remodelado redujo la duración del potencial de acción, el periodo refractario efectivo y la velocidad de conducción. Los resultados sugieren que en el modelo tridimensional desarrollado, es posible simular la actividad eléctrica auricular en condiciones fisiológicas y con remodelado eléctrico auricular.

The most common cardiac arrhythmias in humans originate in the atrium. Modelling of the atrial activity has become an important tool to analyze arrhythmias such as atrial fibrillation. Experimental studies have shown that atrial fibrillation tends to be perpetual, generating electrophysiological changes called atrial remodeling. In this study we present a geometrically realistic three-dimensional (3D) model of human atrium, which incorporates anisotropy, direction of the fibers and conductive heterogeneity. The effects of remodeling on the ionic currents were applied to an action potential model coupled to the 3D model. The effects of remodeling on the action potential and its propagation were studied the model reproduced the electrical activity behavior across the atrial surface. Remodelling induced a reduction in the action potential duration, the effective refractory period and the conduction velocity. Our results suggest that in the developed 3D model of human atrium is possible to simulate the atrial electrical activity under physiological conditions and with atrial electrical remodeling.

Clasificador de doble ventana para bioseñales basado en un circuito microcontrolador / Microcontroller based double window sorter for biosignals

Los registros eléctricos extracelulares, de campo, multicelulares u oligocelulares, aportan una mayor cantidad de información si las diferentes ondas que los constituyen son clasificadas para su adecuado análisis. Aquí se describe un dispositivo clasificador de bioseñales, basado en un circuito microcontrolador con la capacidad para usar dos criterios simultáneos (amplitud y período refractario) para la clasificación y dos salidas del tipo TTL. Los principales componentes usados fueron: un convertidor A/D ADC0834 y dos microcontroladores PIC16F84A-20 y PIC16F84A-10, siendo el coste total final del dispositivo menor a US$60. El circuito permite establecer dos umbrales de amplitud (alto y bajo) y, simultáneamente, fijar la duración del período de retardo (1 ó 1,5 ms) para excluír descargas de la misma amplitud no pertenecientes a la misma célula. Adicionalmente, posee una pantalla de cristal líquido para presentar los conteos correspondientes a los eventos clasificados. El dispositivo fue probado, tanto con señales combinadas generadas por dos estimuladores en frecuencias de 5 a 100Hz, como con registros extracelulares in vivo de neuronas del asta dorsal medular de ratas. El error máximo en la clasificación fue de 3,2 por ciento, aún en altas frecuencias de descarga. Las salidas son compatibles con los sistemas convencionales de registro y análisis en ordenadores. El circuito clasificador de bioseñales aquí descrito constituye una alternativa excelente y de bajo coste con amplia aplicación, tanto en neurociencias como en otras áreas de investigación básica y clínica.