رمزگشایی از یک راز چندصدساله در قلب انسان / ضربان قلب چگونه می زند؟

به گزارش سرویس علم و فناوری جی پلاس؛ وقتی در خصوص موضوعی مهم و بدیهی همچون ضربان قلب صحبت می شود، همه فکر می کنیم که دانشمندان همه چیز را راجع به آن می دانند.

این در حالی است دانشمندان به مدت قرن ها در توضیح فیزیک و دلیل عملکرد قلب مانده بودند. هرچند عملکرد پمپ بودن قلب منطقی است اما هیچ کس نتوانسته بود توضیح دهد که چرا قلب پر از خون می شود. حالا بررسی ها نشان داده که پاسخ به این پرسش یکی از قوانین پایه ای فیزیک است.

ابتدا نگاهی کوتاه به قلب و عملکرد آن می اندازیم. قلب انسان در حالت عادی به اندازه یک مشت بزرگ است و از چهار قسمت تقسیم شده است. دو قسمت بالایی دهلیز، و دو قسمت پایینی هم بطن نام دارند.

خونی که اکسیژنش خالی شده است از بطن راست قلب خارج شده و به به شش می رود و سپس از دهلیز چپ، خون اکسیژنه بازمی گردد. این خون اکسیژن دار سپس از بطن چپ خارج می شود تا اکسیژن را به سایر اعضا و نقاط بدن برساند و سپس باز به دهلیز راست وارد می گردد.

تا اینجای کار همه چیز مشخص است. با اینکه داشنمندان به خوبی به این موضوع واقف هستند اما سوال اصلی این است که این رویه چرا و چگونه رخ می دهد و به مدت قرن ها پاسخی برای این پرسش وجود نداشت. چه رویه فیزیکی باعث می شود بطن های قلب پر از خون شوند؟

اکنون محققان در موسسه فناوری KTH  در سوئد از روشی موسوم به "تصویربرداری تشدید مغناطیسی قلب و عروق" ( cardiovascular magnetic resonance imaging) برای پیگیری حجم بخش های جداگانه قلب در هنگام تپیدن استفاده کرده و به این نتیجه رسیده اند که این پروسه در نهایت به نیروهای هیدرولیک ختم می شود یعنی همان رویه ای که در ترمز خودروها و لیفتراک ها استفاده می شود.

این کشف نه تنها دیدگاهی جالب درباره یکی از رویه هایی که در بدن انسان رخ می دهد، ارائه کرده بلکه راه را برای روش های جدید درمانی برای مشکلات و بیماری های قلبی هم هموار می کند.

مارتین اوگاندر، محقق اصلی در این تحقیقات می گوید: هرچند این موضوع ساده و روشن به نظر می رسد اما تاثیر نیروی هیدرولیک بر الگوی عملکرد قلب بسیار زیاد است. این نتیجه ما بسیار جذاب است زیرا می توان به یافتن روش های درمانی جدید برای مشکلات قلبی که تلاش برای کاهش حجم دهلیز را می طلبد درمان کند.

پس چرا این همه سال کسی نتوانست از این موضوع سر در بیاورد؟ در این سال ها تنها قطعاتی از پازل مشخص شده بود اما یافتن پاسخ میسر نشد. زیست شناس ها می دانند که یک پروتئین در سلول های ماهیچه ای قلب به نام تیتین، به عنوان فنر عمل می کند و انؤزی کششی به ماهیچه ها می دهد تا بطن ها ره با پر شدن توسط خون تشویق کند. اما این رویه به تنهایی نمی توانست نرخ بالای پر شدن قلب از خون را توضیح دهد.

در آخرین بررسی ها، تیم تحقیقاتی به قوانین فیزیکی روی آورد و از تصویربردای تشدید مغناطیسی قلب و عروق برای اندازه گیری حجم دهلیزها و بطن ها در هین عملکرد قلب استفاده کرد.

با استفاده از این تصویربرداری ها، مدل های فیزیکی از بخش های قلب شبیه به پیستون خودرو ساخته شد و به راحتی با توجه به قوانین فیزیک، پاسخ روشن شد.

این بررسی نشان داد که 10 تا 60 درصد از نیرویی که بطن چپ را پر  از خون می کند ارتباطی با عملکرد ماهیچه های قلب ندارد بلکه نیروی هیدرولیک است که با توجه به موضوع فشار یک مایع بر یک مکان، این رویه را ممکن می سازد. قانون هیدرولیک که در سیستم ترمز خودروها هم شاهد آن هستیم، بر اساس قانون پاسکال عمل می کند. در واقع اندازه بخش های مختلف قلب در ارتباط با هم باعث ایجاد این نیرو می شوند.