Synchronization of the heart

The behaviour of cardiac pacemaker cells bears a resemblance to that of relaxation oscillators. A characteristic property of relaxation oscillators is that they may be synchronized by an external signal, if the latter has a periodicity not differing too much from the spontaneous frequency of the oscillator. In the present study, it is shown that the isolated, perfused, and submerged rat heart can be synchronized by a sinusoidal electrical current through the heart. This synchronization is not to be confused with stimulation, which occurs at higher current densities. Synchronization was also found when the frequency of the synchronizing signal was in the neighborhood of a multiple of the spontaneous frequency of the heart. Synchronization was demonstrated for the SA node as well as for a lower pacemaker, presumably the AV node. The possible role which this type of synchronization may play in spontaneous impulse formation in pacemaker tissue is discussed

Computer-analyse van de contractiliteit van het hart gedurende onregelmatig prikkelen

Tijdens boezemfibrilleren contraheert het hart zeer onregelmatig en vrijwel iedere contractie verschilt van de vorige en van de eropvolgende. Tot nu toe werden deze verschillen vrijwel uitsluitend met het frank-starlingmechanisme verklaard. Gezien echter de directe invloed van veranderingen van het RR-interval op de contractiliteit van het geïsoleerde hart moet het voor mogelijk worden gehouden dat de hemodynamische variabiliteit bij de patiënt met boezemfibrilleren (mede) wordt teweeggebracht door de directe invloed van de RR-interval variaties op de contracties van het hart. Deze vraag kan slechts worden beantwoord als de statistische eigenschappen van het ventrikelritme van patiënten met boezemfibrilleren en de invloed van een dergelijk onregelmatig ritme op de contracties van het hart bekend zijn. In het beschreven onderzoek werd met behulp van computer-faciliteiten het ventrikelritme van een patiënt met boezemfibrilleren geanalyseerd. Vervolgens werd een dergelijk onregelmatig ritme met speciale apparatuur nagebootst en aan het geïsoleerde rattehart opgedrongen. Het elektrocardiogram en de isotone contracties van deze harten werden gedigitiseerd en door de computer verwerkt. De computer berekende de kruiscorrelatie-coëfficiënten tussen het RR-interval enerzijds en contractie anderzijds. Er werd een sterk positieve correlatie gevonden tussen het RR-interval en de direct erop volgende contracties, en een duidelijk negatieve correlatie met een aantal volgende contracties. Op grond van deze uitkomsten is de conclusie gewettigd dat ook tijdens onregelmatig prikkelen de contracties van het geïsoleerde hart in hoge mate afhankelijk zijn van de duur van de voorafgaande RR-interval(len). Het lijkt derhalve aannemelijk dat de hemodynamische variabiliteit bij patiënten met boezemfibrilleren (mede) veroorzaakt kan worden door de rechtstreekse invloed van de duur van het RR-interval op de contractie van het hart

Computer analysis of the RR interval-contractility relationship during random stimulation of the isolated heart

Hemodynamic variability in patients with atrial fibrillation may originate from a direct influence of the variations in RR intervals on myocardial contractility. With the aid of a computer the serial autocorrelation function and the histogram of the RR intervals of patients with atrial fibrillation receiving no medication were produced. The RR intervals were randomly distributed and the histograms rather skew. Next, random rhythms with histograms matching those of the patients were produced with a radioa:ctive source and a GeigerMüller counter. These rhythms were used to stimulate isolated perfused rat hearts to study the relationship between the RR interval and a number of contractile parameters. The ECG and the isotonic contractions were digitized and processed by the computer. Serial crosscorrelation coefficients were computed between the RR interval on the one hand, and contraction height, contraction area, and maximum of the first derivative of the contraction on the other hand. The zero order crosscorrelation coefficient between the RR interval and contraction height was 0.6, between the RR interval and contraction area 0.8, and between the RR interval and maximum of first derivative 0.5. Although smalI, the first and second to approximately the tenth order coefficients were definitely negative. It is concluded that during a random rhythm the contractile parameters of an isolated heart are strongly related to the preceding RR interval. It is conceivable that this relation contributes to the variability of hemodynamic parameters during atrial fibrillation in man