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撰文 七君

心臟是什麼形狀？

許多人會說，這道題我會，不就是心形的嘛。

心臟的真正形態是個螺旋形的莫比烏斯環。

再來一道題：心臟是怎麼跳動的？

你可能會說，這道題也很簡單，像吹氣球那樣一鼓一縮的啊。

啊不，其實心臟跳動時像悠悠球一樣左右旋轉，而這點也是心臟的螺旋形決定的。

而人類意識到這兩點，隻有短短數十年的時間。

心臟並不是這樣跳動的。圖片來源：newstation

早在16世紀就有人發現瞭心臟整體的圓錐形態，也就是我們以為的心形。但是，為什麼心形的心臟能跳動呢？心臟形態和心臟功能之間的關系在500年裡一直是個迷，因此這個問題也曾被稱為解剖學的戈耳狄俄斯之結（gordian knot of anatomy），也就是爆難沒人知道答案的意思。

後來在17世紀，有人在這個漏洞上打瞭個補丁，這個補丁版本也成瞭300年來人類對心臟的主流認識。這個人就是英國醫生威廉·哈維（William Harvey）。哈維發現瞭循環系統，將心臟和肺接入瞭整個循環系統的閉環中。

循環系統之父威廉·哈維的肖像。圖片來源：Royal College of Physicians Museum

哈維認為，人類的心臟是一塊同質的肌肉，包含4個腔室，心肌收縮時排出血液，放松時充滿血液。哈維也因此被視為循環系統之父，他的教條也被一代代醫生傳承，寫入瞭教科書中。不過，哈維依然無法解開解剖學的戈耳狄俄斯之結，他的學說中也有一些矛盾之處。

大約在50年前，解剖學的“心結”終於被一位西班牙醫生解開。

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Francisco Torrent-Guasp。圖片來源：alchetron

Francisco Torrent-Guasp 在學生時代就對哈維學說中的一些問題感到懷疑，比如他不太相信心臟肌肉放松時血液能大量湧入。在20世紀50年代，Torrent-Guasp 還是西班牙薩拉曼卡大學醫學院的一位四年級的學生，那時起他就不斷解剖各種動物的心臟。在25年的研究後，Torrent-Guasp 有瞭突破。

心臟是由一條心肌帶扭成的。圖片來源：David Geffen School of Medicine UCLA

他發現，心臟整個就像一條筋道寬面一樣，是一個由肌肉構成的橡皮帶；更有趣的是，這根勁道肌肉條是以螺旋的形態組織成心臟的。後來這條肉帶就被稱為心肌帶（ventricular myocardial band）。

大傢可以看一下 Torrent-Guasp 對牛心的解構——

圖片來源：David Geffen School of Medicine UCLA

這條肌肉帶以螺旋線的方式絞成瞭心臟。也就是說，心臟是一個莫比烏斯環，是一個扭成瞭8字的螺旋。

心肌帶以扭瞭3下的莫比烏斯環（A行中的3X）的形式構成瞭心臟（C）。圖片來源：（DOI）10.1016/j.ejcts.2006.03.011

實際上，這種螺旋結構遍佈在哺乳動物和鳥類的心臟中，而螺旋線本身在大自然中很常見，貝殼、松果、向日葵都含有螺旋線。

心臟的螺旋線。圖片來源：http://torrent-guasp.com

Torrent-Guasp 認為，人類心臟的形態意味著心臟的跳動是從心底，也就是心臟最上部開始的，心肌的收縮沿著心肌帶傳播，最後讓心臟的各個部位依次皺縮起來。

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心底和心尖。圖片來源：http://life-science-edu.net

他的理論和以哈維為代表的經典理論有很多不同。在過去的理論中，心臟的運動是從心尖傳到到心底的。但是新的成像證據顯示，心臟的運動確實始於心底，符合 Torrent-Guasp 的觀點。

心肌帶收縮信號的傳導。圖片來源：http://torrent-guasp.com

後來其他研究者發現，心臟跳動的初始電信號始於一種特殊的細胞——竇房結（sinus node），這些細胞位於心底的右心房，這個信號在心肌帶上一步步擴散，使其收縮。這些證據再次為Torrent-Guasp 提供瞭支持。

Torrent-Guasp 的另一個新發現是，心臟的螺旋結構使得心臟跳動時會像悠悠球一樣左右旋轉，而心臟的這種扭旋讓它像絞毛巾一樣主動泵入和泵出血液，而不是像哈維理論描述的那樣像氣球脹縮一樣被動吸入血液。

心臟的扭轉像絞毛巾一樣泵入和泵出血液。圖片來源：http://helicalheart.com

實際上，早在16世紀，達芬奇就曾描述過心臟跳動時的旋轉。不過，Torrent-Guasp 是首個把心臟的螺旋結構和它的旋轉聯系到一起的人。

這些新發現意味著，當心臟不夠強大的時候，心臟的螺旋結構開始變形，扭旋的程度減少，泵入和泵出血液的效率也會下降。

比如在2019年，英屬哥倫比亞大學的心臟學傢 Robert Shave 和同事發表在《美國國傢科學院院刊》上的一項研究發現，人類心臟的扭轉程度比人類的近親黑猩猩的大得多，是黑猩猩的約2倍；人類如果運動量少瞭躺平活得輕松，心臟的各方面機能，比如扭轉程度就會減少，向黑猩猩的心臟轉變，心臟本身也會由小V臉轉變為又大又圓。

和人類相比，黑猩猩的心臟（A）更像個球，而久坐不動的人的心臟（B）比常從事耐力運動的人的心臟（C）更渾圓，更像黑猩猩的心臟。圖片來源：(DOI)10.1073/pnas.1906902116

因為心肌帶的發現，1978年 Torrent-Guasp 被西班牙索菲亞王後和西班牙教育部提名諾貝爾醫學獎，心肌帶及其機制也被寫入瞭解剖圖譜經典 Anatomy, a Regional Atlas of the Human Body 第五版、Clinically Oriented Anatomy第五版等眾多醫學教材中。

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Anatomy, a Regional Atlas of the Human Body 中對心肌帶的圖示。

那麼，為什麼心臟會是這種螺旋結構呢？

Torrent-Guasp 的假說是，人類心臟的原始形態是10億年前的一條蟲。這條蟲沒有現在的心室和心房，隻能通過蠕動的方式使體液在全身流動。

在4億年前，演化成魚的“小蟲”終於有瞭一顆1.0版本的心臟，這個古老的心臟有一個泵血的心室。

在2億年前，魚類的心臟得到瞭系統升級，演化為爬行動物的心臟，這個加強版的心臟出現瞭心室和心房。再後來才出現哺乳動物那種絞得更加復雜的心臟。

從左到右：魚（鯉魚）、兩棲動物（青蛙）、爬行動物（蛇）、鳥類（鴿子）和哺乳動物（兔子）的心臟比較。圖片來源： Lucite Treasures

Torrent-Guasp 指出，在人類胚胎的發育過程中就可以觀察到這種從蟲體到魚心臟、到爬行動物心臟、再到哺乳動物心臟的演變。

比如在胚胎20天大的時候，人類心臟看起來就像一條蟲——

30天大的時候，心臟看起來像魚心——

40天大的時候像爬行動物心——

在50天大的時候才成為你左胸口裡那顆紅心的樣子。

也就是說，在胚胎頭50天的發育中，人類心臟還原瞭它的演化史。

圖片來源：David Geffen School of Medicine UCLA

Torrent-Guasp 認為，人類心臟依舊保留著小蟲時代的動態，還延續著類似蟲體一浪一浪的運動模式，因此才展現出沿著心肌帶的收縮和舒張方式。當然瞭，這個假說還需要更多的證據支持。

不過能確定的是，關於心的問題，值得一代代的研究者獻出心臟。

形容缺乏運動的現代人：人面獸心。

參考資料：

http://docs.qq.com/doc/DVG9FTEtBR1p3aWRu

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