心臟竟是只有一個面的莫比烏斯環?還有更意外的
如果讓你畫一顆心臟,你是不是第一反應會畫一個圖片呢?但實際上,心形與心臟的形狀並沒有什麼關係。那麼,人類的心臟到底是什麼樣子?答案你可能意想不到……心臟是一個莫比烏斯環?研究發現,我們的心臟是一個中空器官,分為左、右心房和心室四個腔。但心臟的形狀卻並不是四個腔室簡單組合起來的整體,真正的形態是一個螺旋形的莫比烏斯環。
早在17世紀,就有人發現心肌纖維的走向呈螺旋狀,之後的解剖也有相似發現,但都不知道這種螺旋從哪裡開始又到哪裡結束,更無法確定這種螺旋狀結構的意義。
直到半個世紀前,西班牙科學家Torrent-Guasp通過解剖近千個不同物種的心臟後,才解開這一心臟解剖學上的難題。
他發現,心臟是一條像寬麵一樣的肌肉帶通過螺旋扭曲而形成的,這條心肌帶起於肺動脈根部,止於主動脈根部。
心肌帶以螺旋形態扭成了8字,也就是說心臟的形狀是一個類似於扭了3次的莫比烏斯環。
心臟為什麼會是這種複雜的螺旋結構呢?
我們都知道,結構是功能的基礎。
這種螺旋結構的心肌在收縮時會讓心臟發生扭轉,從而主動的將血液泵出和泵入心臟。
這種扭轉形變就像一種擰毛巾樣的運動,心臟收縮是旋轉扭緊的過程,而心臟舒張是繼扭轉運動後反方向的解旋過程。
由此可知,心臟並不是像氣球一樣簡單的收縮與舒張。
那麼如此復雜心髒又是如何形成的呢?
Torrent-Guasp認為,心臟的發育過程,體現了從10億年前的蠕蟲到魚類、兩棲類最後到哺乳動物的心臟演化。
例如,人類胚胎在第18天左右,胚胎頭端會形成一對並列的心管,隨後左右心管會融合成一根心管,這就是原始心臟,這與心臟結構為單一肌肉帶組成的理論相似。
心管因各段生長速度不同會出現不均等生長,從頭端到尾端出現了幾個膨大區域,依次稱心球、心室、心房和靜脈竇。
心管除了生長外,還會出現扭曲、移位、融合等一系列變化。
在第5周初,心臟外形建立就基本完成,但此時心臟的四個腔室尚未完全隔開。
接下來心臟將繼續完成心房、心室等結構的內部分隔,至第8週結束。
若分隔的過程中出現障礙,就會造成先天性心髒病,如房間隔缺損、室間隔缺損等。因此,妊娠第3-8周是胚胎心臟發育的關鍵時期。
這段時期,如果孕婦發生某些病毒感染或接觸有害環境,就可能會導致胎兒心臟發育出現障礙而形成先天性心髒病。
心臟是如何跳動的?
Torrent-Guasp通過觀察跳動的心臟,區分了縮短和伸長兩種縱向運動,以及縮窄和擴大兩種橫向運動,並認為收縮是沿心肌帶從上往下傳播才能支持這一系列機械活動。
近年的研究發現,正常心臟跳動的電信號起源於竇房結。
竇房結位於心底的右心房,電信號在竇房結形成後從上往下傳導(即心底到心尖),使心房和心室先後產生收縮和舒張,即心臟的跳動。
這也為Torrent-Guasp的觀點提供進一步支持。