研究人员研究了心脏内表面复杂的肌纤维网的功能。这项发表在《自然》杂志上的研究揭示了达芬奇 500 年前提出的问题,并展示了这些肌肉的形状如何影响心脏功能和心力衰竭。
在人类中,心脏是第一个发育的功能器官,并在受孕后仅四个星期就开始自发跳动。在发育早期,心脏会生长出复杂的肌纤维网络(称为小梁),在心脏内表面形成几何图案。人们认为这些物质有助于为发育中的心脏供氧,但自 16 世纪以来,它们在成人中的功能一直是一个未解之谜。
“我们的工作极大地增进了我们对心肌小梁重要性的理解,”冷泉港实验室研究员 Hannah Meyer 解释道。“也许更重要的是,我们还展示了真正的多学科研究团队的价值。只有将遗传学、临床研究和生物工程结合起来,我们才能发现心肌小梁在成人心脏功能中意想不到的作用。”
为了了解小梁的作用和发育,一个国际研究小组使用人工智能分析了 25,000 个心脏磁共振成像 (MRI) 扫描,以及相关的心脏形态和遗传数据。该研究揭示了小梁如何工作和发育,以及它们的形状如何影响心脏病。英国生物银行已公开提供研究数据。
列奥纳多·达·芬奇 (Leonardo da Vinci) 是 16 世纪第一个绘制小梁及其雪花状分形图案的人。他推测它们使流经心脏的血液变暖,但直到现在才认识到它们的真正重要性。
“我们的发现回答了人类基础生物学中非常古老的问题。随着大规模遗传分析和人工智能的进步,我们正在以前所未有的规模重新启动我们对生理学的理解,”EMBL 副总干事 Ewan Birney 说。
研究表明,心室的粗糙表面可以让血液在每次心跳期间更有效地流动,就像高尔夫球上的凹坑可以减少空气阻力并帮助球飞得更远。