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16世纪，达芬奇在他的人体解剖画中，首次描绘了心脏里一种像是“桥梁”的结构。达芬奇猜测，这种后来被称作“心肌小梁”（myocardial trabeculae）的肌肉纤维组织，起到了给流经的血液加温的作用。然而关于这种结构的实际功能，五百年来却一直是个谜团。
▲心肌小梁在成人心脏中的作用一直不得而知（图片来源：参考资料[1]）
今日，顶尖学术期刊《自然》在线发表了一篇由冷泉港实验室与伦敦帝国理工学院的科学家联合主导的最新研究，回答了这个问题。这一发现对于理解心脏疾病，也有着重要的意义。
心脏是人类最早成型的器官。在受孕的短短四周后，胚胎的心脏就会开始自发跳动。而在发育的早期，心脏里会出现心肌小梁，并在心脏内层形成复杂的结构。人们猜测在发育的心脏里，这种结构能保证心脏里的氧气充足。但在成人心脏中，这种结构有何作用，却还一直不得而知。
在研究中，科学家们综合使用了人工智能技术、心脏形态学数据、以及遗传学的数据。基于生物机械的模拟，以及人类志愿者的观察，研究人员指出心肌小梁对心脏功能有着重要的作用。具体来看，这些结构可以在心脏的每一次搏动中，让血液的流动变得更为高效。这就好像高尔夫球表面充满了小凹陷，却能减少空气阻力，让球飞得更远。
研究人员们也分析了英国生物银行（UK Biobank）里超过1.8万人的数据，并基于小梁的形态学做了全基因组关联分析（GWAS）。研究找到了16个基因位点，与血流动力学特征以及细胞骨架形成的调控有关。有趣的是，其中一些位点看似也和神经细胞的分支有关。这表明心脏与大脑里类似的树枝状结构，可能有着类似的发育机理。
▲达芬奇在16世纪的绘画中首次描绘了心肌小梁，图为依照达芬奇的画作重新绘制的版本（图片来源：Spencer Philipps/EMBL-EBI, 2020）
鉴于心肌小梁对于心脏功能的影响，研究人员们也指出，它可能与心血管疾病有关。为了确认这一点，他们分析了五万名患者的遗传学数据，并发现这些肌纤维结构的不同形态，的确可以影响到心力衰竭的风险。
“500年前，达芬奇描绘了心脏里这种错综复杂的肌肉结构。但直到现在，我们才开始理解它对人类健康有多重要。本工作为心力衰竭的研究提供了一个令人激动的新方向。”本研究通讯作者之一Declan O'Regan教授说道。
参考资料
[1] Meyer, H.V., Dawes, T.J.W., Serrani, M. et al. Genetic and functional insights into the fractal structure of the heart. Nature (2020).
[2] Understanding the inner workings of the human heart, Retrieved August 19, 2020, from
来源：学术经纬
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