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达芬奇在500年前的提问,Nature终于有了答案

标签:达芬奇,芬奇,年前,前的,提问,终于,有了,答案  2020-8-21 11:36:57  预览次

  

达芬奇手稿


2020年8月19日,剑桥的研究人员调查了心脏内外观的复杂肌肉纤维网的功能。这项发表在《天然》杂志上的研究揭示了达芬奇500年前提出的题目,并展示了这些肌肉的外形如何影响心脏功能和心力衰竭。

该项目包括EMBL欧洲生物信息学研究所(EMBL-EBI)、冷泉港实验室、MRC伦敦医学科学研究所、海德堡大学和米兰理工大学的合作者。

人类,心脏是第一个发育的功能器官,在受孕4周后就开始自觉跳动。在发育早期,心脏生长出一个复杂的肌纤维网(trabeculae),在心脏内外观形成几何图案。它们被认为有助于心脏发育过程中的氧合,然而,自16世纪以来,它们在成人中的作用一向是一个悬而未决的难题。

为了了解trabeculae的作用和发展,一个国际研究小组行使人工智能分析了25000个心脏磁共振成像(MRI)扫描,以及相关的心脏形态和基因数据。这项研究揭示了心脏trabeculae是如何工作和发展的,以及它们的外形如何影响心脏病奥林巴斯显微镜。英国生物银行已经公开了研究数据。

达芬奇生物之谜

列奥纳多•达芬奇是16世纪第一个绘制心脏trabeculae及其雪花状分形图案的人。他推断,当血液流经心脏时,它们会温暖血液,但直到如今优化,它们的真正紧张性才被熟悉到。

“我们的研究效果回答了人类基础生物学中特别很是古老的题目。随着大规模基因分析和人工智能的发展,我们正在将我们对心理学的理解重新指导到一个前所未有的规模,”EMBL的副主任Ewan Birney说。
研究注解,心室粗糙的外观使血液在每次心跳时都能更有用地流动,就像高尔夫球上的小窝削减了空气阻力,帮助球跑得更远。

这项研究还强调了人类DNA中影响这些肌肉纤维分形图案形成的六个区域。风趣的是,研究人员发现其中两个区域也调节神经细胞奥林巴斯显微镜的分支,这注解在发育中的大脑中也有类似的机制在起作用。

冷泉港实验室的重要研究者Ewan Birney诠释说:“我们的研究大大进步了我们对心肌小梁紧张性的熟悉。或许更紧张的是,我们还展示了一支真正的多学科研究团队的价值。通过将遗传学、临床研究和生物工程相结合,我们才发现心肌小梁在成人心脏功能中的不测作用。”

trabeculae与心力衰竭的风险

研究人员发现,trabeculae的外形影响心脏的功能,这注解它可能与心脏病奥林巴斯显微镜有关。为了证明这一点,他们分析了5万名患者的基因数据,发现这些肌肉纤维中不同的分形图案影响了发生心力衰竭的风险。

对trabeculae的进一步研究可能有助于科学家更好地了解常见心脏病奥林巴斯显微镜是如何发展的,并探索新的治疗方法。

“达芬奇在500年前就画出了心脏内这些错综复杂的肌肉,直到如今我们才开始了解它们对人类健康奥林巴斯显微镜的紧张性,”伦敦医学研究所的医学顾问Declan说。“这项研究为伦敦的心脏病奥林巴斯显微镜研究提供了令人愉快的热点。”

原文检索:Genetic and functional insights into the fractal structure of the heart

(生物通:伍松)


 

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