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图片来源：photostockeditor撰文 七君 心脏是什么形状？ 许多人会说，这道题我会，不就是心形的嘛。 心脏的真正形态是个螺旋形的莫比乌斯环。 再来一道题：心脏是怎么跳动的？ 你可能会说，这道题也很简单，像吹气球那样一鼓一缩的啊。 啊不，其实心脏跳动时像悠悠球一样左右旋转，而这点也是心脏的螺旋形决定的。 而人类意识到这两点，只有短短数十年的时间。 心脏并不是这样跳动的。图片来源：newstation早在 16 世纪就有人发现了心脏整体的圆锥形态，也就是我们以为的心形。但是，为什么心形的心脏能跳动呢？心脏形态和心脏功能之间的关系在 500 年里一直是个迷，因此这个问题也曾被称为解剖学的戈耳狄俄斯之结（gordian knot of anatomy），也就是爆难没人知道答案的意思。 后来在 17 世纪，有人在这个漏洞上打了个补丁，这个补丁版本也成了 300 年来人类对心脏的主流认识。这个人就是英国医生威廉 · 哈维（William Harvey）。哈维发现了循环系统，将心脏和肺接入了整个循环系统的闭环中。 循环系统之父威廉 · 哈维的肖像。图片来源：Royal College of Physicians Museum哈维认为，人类的心脏是一块同质的肌肉，包含 4 个腔室，心肌收缩时排出血液，放松时充满血液。哈维也因此被视为循环系统之父，他的教条也被一代代医生传承，写入了教科书中。不过，哈维依然无法解开解剖学的戈耳狄俄斯之结，他的学说中也有一些矛盾之处。 大约在 50 年前，解剖学的 " 心结 " 终于被一位西班牙医生解开。 Francisco Torrent-Guasp。图片来源：alchetronFrancisco Torrent-Guasp 在学生时代就对哈维学说中的一些问题感到怀疑，比如他不太相信心脏肌肉放松时血液能大量涌入。在 20 世纪 50 年代，Torrent-Guasp 还是西班牙萨拉曼卡大学医学院的一位四年级的学生，那时起他就不断解剖各种动物的心脏。在 25 年的研究后，Torrent-Guasp 有了突破。 心脏是由一条心肌带扭成的。图片来源：David Geffen School of Medicine UCLA他发现，心脏整个就像一条筋道宽面一样，是一个由肌肉构成的橡皮带；更有趣的是，这根劲道肌肉条是以螺旋的形态组织成心脏的。后来这条肉带就被称为心肌带（ventricular myocardial band）。 大家可以看一下 Torrent-Guasp 对牛心的解构—— 图片来源：David Geffen School of Medicine UCLA这条肌肉带以螺旋线的方式绞成了心脏。也就是说，心脏是一个莫比乌斯环，是一个扭成了 8 字的螺旋。 心肌带以扭了 3 下的莫比乌斯环（A 行中的 3X）的形式构成了心脏（C）。图片来源：（DOI）10.1016/j.ejcts.2006.03.011实际上，这种螺旋结构遍布在哺乳动物和鸟类的心脏中，而螺旋线本身在大自然中很常见，贝壳、松果、向日葵都含有螺旋线。 心脏的螺旋线。图片来源：torrent-guasp.comTorrent-Guasp 认为，人类心脏的形态意味着心脏的跳动是从心底，也就是心脏最上部开始的，心肌的收缩沿着心肌带传播，最后让心脏的各个部位依次皱缩起来。 心底和心尖。图片来源：life-science-edu.net他的理论和以哈维为代表的经典理论有很多不同。在过去的理论中，心脏的运动是从心尖传到到心底的。但是新的成像证据显示，心脏的运动确实始于心底，符合 Torrent-Guasp 的观点。 心肌带收缩信号的传导。图片来源：torrent-guasp.com 后来其他研究者发现，心脏跳动的初始电信号始于一种特殊的细胞——窦房结（sinus node），这些细胞位于心底的右心房，这个信号在心肌带上一步步扩散，使其收缩。这些证据再次为 Torrent-Guasp 提供了支持。 Torrent-Guasp 的另一个新发现是，心脏的螺旋结构使得心脏跳动时会像悠悠球一样左右旋转，而心脏的这种扭旋让它像绞毛巾一样主动泵入和泵出血液，而不是像哈维理论描述的那样像气球胀缩一样被动吸入血液。 心脏的扭转像绞毛巾一样泵入和泵出血液。图片来源：helicalheart.com实际上，早在 16 世纪，达芬奇就曾描述过心脏跳动时的旋转。不过，Torrent-Guasp 是首个把心脏的螺旋结构和它的旋转联系到一起的人。 这些新发现意味着，当心脏不够强大的时候，心脏的螺旋结构开始变形，扭旋的程度减少，泵入和泵出血液的效率也会下降。 比如在 2019 年，英属哥伦比亚大学的心脏学家 Robert Shave 和同事发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究发现，人类心脏的扭转程度比人类的近亲黑猩猩的大得多，是黑猩猩的约 2 倍；人类如果运动量少了躺平活得轻松，心脏的各方面机能，比如扭转程度就会减少，向黑猩猩的心脏转变，心脏本身也会由小 V 脸转变为又大又圆。 和人类相比，黑猩猩的心脏（A）更像个球，而久坐不动的人的心脏（B）比常从事耐力运动的人的心脏（C）更浑圆，更像黑猩猩的心脏。图片来源： ( DOI ) 10.1073/pnas.1906902116因为心肌带的发现，1978 年 Torrent-Guasp 被西班牙索菲亚王后和西班牙教育部提名诺贝尔医学奖，心肌带及其机制也被写入了解剖图谱经典 Anatomy, a Regional Atlas of the Human Body 第五版、Clinically Oriented Anatomy 第五版等众多医学教材中。 Anatomy, a Regional Atlas of the Human Body 中对心肌带的图示。那么，为什么心脏会是这种螺旋结构呢？ Torrent-Guasp 的假说是，人类心脏的原始形态是 10 亿年前的一条虫。这条虫没有现在的心室和心房，只能通过蠕动的方式使体液在全身流动。 在 4 亿年前，演化成鱼的 " 小虫 " 终于有了一颗 1.0 版本的心脏，这个古老的心脏有一个泵血的心室。 在 2 亿年前，鱼类的心脏得到了系统升级，演化为爬行动物的心脏，这个加强版的心脏出现了心室和心房。再后来才出现哺乳动物那种绞得更加复杂的心脏。 从左到右：鱼（鲤鱼）、两栖动物（青蛙）、爬行动物（蛇）、鸟类（鸽子）和哺乳动物（兔子）的心脏比较。图片来源： Lucite TreasuresTorrent-Guasp 指出，在人类胚胎的发育过程中就可以观察到这种从虫体到鱼心脏、到爬行动物心脏、再到哺乳动物心脏的演变。 比如在胚胎 20 天大的时候，人类心脏看起来就像一条虫—— 30 天大的时候，心脏看起来像鱼心——40 天大的时候像爬行动物心——在 50 天大的时候才成为你左胸口里那颗红心的样子。也就是说，在胚胎头 50 天的发育中，人类心脏还原了它的演化史。图片来源：David Geffen School of Medicine UCLATorrent-Guasp 认为，人类心脏依旧保留着小虫时代的动态，还延续着类似虫体一浪一浪的运动模式，因此才展现出沿着心肌带的收缩和舒张方式。当然了，这个假说还需要更多的证据支持。 不过能确定的是，关于心的问题，值得一代代的研究者献出心脏。 形容缺乏运动的现代人：人面兽心。
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发表于 2021-7-4 12:14:39
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