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当谈论到心跳这件既普遍又重要的事情时，你一定会认为科学家们已经掌握了其背后的科学原理。 然而，几个世纪以来，心脏是如何工作背后的物理依据一直困扰着研究者们。心脏收缩舒张说得通，但是没人能完全解释清楚心脏如何充满血液。现在，一项研究终于弄清楚了这一物理定律。这项研究已发表在近日的《Scientific Reports》上（点击左下角阅读原文）。 人类的心脏与拳头差不多大小。心脏由四个腔组成，上面的两个是心房，下面的两个是心室。 脱氧血液离开右心室，进入肺部，然后返回富氧的血液流入左心房。这些富氧的血液被从左心室抽出来为身体其他部分供氧，然后再回到右心房。 目前为止，一切很好。虽然科学家们非常熟悉这个过程，但是他们并不清楚为什么以及如何发生这一切。是什么样的物理过程使心室充满血液？ 瑞典KTH皇家理工学院的研究人员们利用心血管磁共振成像技术观察了心脏腔室在跳动时的大小，发现这一过程在某种程度上相当于液压动力，与刹车和升降机的原理相同。 这项发现不仅阐明了人体最重要的生理过程，还为心力衰竭和心脏病的新疗法铺平了道路。 研究人员Martin Ugander说：“尽管这看起来很简单很明显，但是液压力对心脏血液填充模式的影响一直被忽略了。我们的发现能够促成以减小心房体积为手段的心脏病治疗方法。” 那么为什么我们花了这么久才弄清楚呢？多年以来，我们对这个问题一直是一知半解。 生物学家们知道，心肌细胞中的肌联蛋白起到如弹簧般释放弹力的作用，使得心室可以充满血液。但是仅仅是这种弹簧作用无法解释为什么血液填充得如此迅速。 在最近的研究中，研究人员们将目光转向了物理学。他们利用心血管磁共振成像技术测量了心脏健康的人心脏舒张时（此时心室充满血液）心房和心室的体积。 研究人员们建立了类似活塞的心室物理模型，并根据物理定律对这一现象进行解释。 他们发现，在心脏舒张时，10%至60%的血液填充左心室的峰值驱动力与心脏肌肉放松没有关系。这是液压动力的原因，即液体施加在一个区域上的压力。液压力根据帕斯卡原理工作，汽车刹车就是利用了液压力。 在心脏中，液压力由心脏腔室之间的体积大小不同产生驱动差异。在心脏舒张时，顶部的心房比心室小，由于这个原因，当两个腔之间的瓣膜打开时，血液会迅速冲入心室以平衡压力。 皇家理工学院的一份声明中说：“心脏的几何学决定了力的大小。液压力帮助心脏腔室充满血液，这是心房小于心室的自然结果。” 心力衰竭患者的心脏舒张（或者说是血液填充）出现问题。研究团队解释说，这通常是由于心房变大。 这项研究表明，如果心房相对于心室的体积越来越大，那么液压力将会减少，从而血液能够填充心脏。 研究人员之一Elira Maksuti说：“过去大部分的注意力都集中到了心室功能上。我们认为，测量心房和心室的体积并确定它们的相对尺寸可以作为诊断和治疗手段。” 这只是一篇论文的研究结果，还需要更多的观察才能改变我们对心脏功能和功能异常的观点。但是知道人类身体内一些最基本的生理过程仍然需要被弄清楚也是极好的。 中国生物技术网诚邀生物领域科学家在我们的平台上，发表和介绍国内外原创的科研成果。 注：国内为原创研究成果或评论、综述，国际为在线发表一个月内的最新成果或综述，字数500字以上，并请提供至少一张图片。投稿者，请将文章发送至zhaos@im.ac.cn。 本公众号由中国科学院微生物研究所信息中心承办
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