Spatially discordant alternans (SDA) of action potential duration (APD) has been widely observed in cardiac tissue and is linked to cardiac arrhythmogenesis. Theoretical studies have shown that conduction velocity restitution (CVR) is required for the formation of SDA. However, this theory is not completely supported by experiments, indicating that other mechanisms may exist. In this study, we carried out computer simulations using mathematical models of action potentials to investigate the mechanisms of SDA in cardiac tissue. We show that when CVR is present and engaged, such as fast pacing from one side of the tissue, the spatial pattern of APD in the tissue undergoes either spatially concordant alternans or SDA, independent of initial conditions or tissue heterogeneities. When CVR is not engaged, such as simultaneous pacing of the whole tissue or under normal/slow heart rates, the spatial pattern of APD in the tissue can have multiple solutions, including spatially concordant alternans and different SDA patterns, depending on heterogeneous initial conditions or pre-existing repolarization heterogeneities. In homogeneous tissue, curved nodal lines are not stable, which either evolve into straight lines or disappear. However, in heterogeneous itssue, curved nodal lines can be stable, depending on their initial locations and shapes relative to the structure of the heterogeneity. Therefore, CVR-induced SDA and non-CVR-induced SDA exhibit different dynamical properties, which may be responsible for the different SDA properties observed in experimental studies and arrhythmogenesis in different clinical settings.

中文翻译：

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在没有传导速度恢复的情况下空间不一致的复极交替

动作电位持续时间 (APD) 的空间不一致交替 (SDA) 已在心脏组织中广泛观察到，并且与心律失常有关。理论研究表明，SDA 的形成需要传导速度恢复 (CVR)。然而，这一理论并未完全得到实验的支持，表明可能存在其他机制。在这项研究中，我们使用动作电位的数学模型进行了计算机模拟，以研究 SDA 在心脏组织中的机制。我们表明，当 CVR 存在并参与时，例如从组织的一侧快速起搏，组织中 APD 的空间模式会经历空间一致的交替或 SDA，与初始条件或组织异质性无关。当 CVR 未启用时，例如整个组织的同时起搏或在正常/慢速心率下，组织中 APD 的空间模式可以有多种解决方案，包括空间一致的交替和不同的 SDA 模式，这取决于异质初始条件或预先存在的复极异质性。在同质组织中，弯曲的节点线并不稳定，要么演变成直线，要么消失。然而，在异质性中，弯曲的节点线可以是稳定的，这取决于它们相对于异质性结构的初始位置和形状。因此，CVR 诱导的 SDA 和非 CVR 诱导的 SDA 表现出不同的动力学特性，这可能是实验研究中观察到的不同 SDA 特性和不同临床环境中心律失常发生的原因。组织中 APD 的空间模式可以有多种解决方案，包括空间一致的交替和不同的 SDA 模式，这取决于异质初始条件或预先存在的复极异质性。在同质组织中，弯曲的节点线并不稳定，要么演变成直线，要么消失。然而，在异质性中，弯曲的节点线可以是稳定的，这取决于它们相对于异质性结构的初始位置和形状。因此，CVR 诱导的 SDA 和非 CVR 诱导的 SDA 表现出不同的动力学特性，这可能是实验研究中观察到的不同 SDA 特性和不同临床环境中心律失常发生的原因。组织中 APD 的空间模式可以有多种解决方案，包括空间一致的交替和不同的 SDA 模式，这取决于异质初始条件或预先存在的复极异质性。在同质组织中，弯曲的节点线并不稳定，要么演变成直线，要么消失。然而，在异质性中，弯曲的节点线可以是稳定的，这取决于它们相对于异质性结构的初始位置和形状。因此，CVR 诱导的 SDA 和非 CVR 诱导的 SDA 表现出不同的动力学特性，这可能是实验研究中观察到的不同 SDA 特性和不同临床环境中心律失常发生的原因。包括空间一致的交替和不同的 SDA 模式，这取决于异质初始条件或预先存在的复极异质性。在同质组织中，弯曲的节点线并不稳定，要么演变成直线，要么消失。然而，在异质性中，弯曲的节点线可以是稳定的，这取决于它们相对于异质性结构的初始位置和形状。因此，CVR 诱导的 SDA 和非 CVR 诱导的 SDA 表现出不同的动力学特性，这可能是实验研究中观察到的不同 SDA 特性和不同临床环境中心律失常发生的原因。包括空间一致的交替和不同的 SDA 模式，这取决于异质初始条件或预先存在的复极异质性。在同质组织中，弯曲的节点线并不稳定，要么演变成直线，要么消失。然而，在异质性中，弯曲的节点线可以是稳定的，这取决于它们相对于异质性结构的初始位置和形状。因此，CVR 诱导的 SDA 和非 CVR 诱导的 SDA 表现出不同的动力学特性，这可能是实验研究中观察到的不同 SDA 特性和不同临床环境中心律失常发生的原因。要么演变成直线，要么消失。然而，在异质性中，弯曲的节点线可以是稳定的，这取决于它们相对于异质性结构的初始位置和形状。因此，CVR 诱导的 SDA 和非 CVR 诱导的 SDA 表现出不同的动力学特性，这可能是实验研究中观察到的不同 SDA 特性和不同临床环境中心律失常发生的原因。要么演变成直线，要么消失。然而，在异质性中，弯曲的节点线可以是稳定的，这取决于它们相对于异质性结构的初始位置和形状。因此，CVR 诱导的 SDA 和非 CVR 诱导的 SDA 表现出不同的动力学特性，这可能是实验研究中观察到的不同 SDA 特性和不同临床环境中心律失常发生的原因。