Research press release


Nature Photonics

Optical pacemaker regulates heart beat

赤外レーザー光パルスを用いて胚心臓の鼓動を制御する光学的ペースメーカーが、Nature Photonics(電子版)で報告されている。レーザーパルスが心臓細胞の収縮を刺激することは以前に示されているが、レーザー光を用いてin vivoで心臓全体の鼓動を調節したのは今回が初めてである。

M JenkinsとA Rollinsたちは、光ファイバーを使って、長さ1~2ミリ秒の赤外光パルスを産卵後2~3日のウズラ胚の心臓に送った。その結果、心拍がレーザーパルスに「同期」するようになり、脈拍がレーザーパルスの繰り返し速度に追随して1秒に2回から3回に増加し、元に戻ることがわかった。


An optical pacemaker that uses pulses of infrared laser light to control the beat of an embryonic heart is reported online in Nature Photonics this week. Laser pulses have previously been shown to stimulate contractions in individual heart cells, but this is first time that a laser beam has been used to pace an entire heart in vivo.

Michael Jenkins, Andrew Rollins and colleagues used an optical fibre to deliver 1-2 millisecond-long pulses of infrared light to the hearts of 2-3-day-old quail embryos. They found that the heart beat became synchronized and 'locked' to the laser pulses, with the beat following the laser pulsing rate as it was increased from twice to three times a second and back again.

Once optimized, this all-optical approach could become a useful aid for cardiology, allowing for non-contact studies without need for the invasive electrodes usually employed. Experiments to assess the feasibility of the approach for pacing an adult heart, however, still need to be performed.

doi: 10.1038/nphoton.2010.166

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