معمای بیولوژیکی ۵۰۰ ساله لئوناردو داوینچی حل شد

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، گروهی از محققان موسسات مختلف اروپا نشان دادند، ساختار ماهیچه‌ای که داوینچی توصیف کرده بود، برای عملکرد قلب ضروری است. این مطالعه که با همکاری موسسه بیوانفورماتیک آزمایشگاه زیست مولکولی اورپا، آزمایشگاه کولد اسپرینگ هاربر، موسسه علوم پزشکی لندن، دانشگاه هایدلبرگ و دانشگاه پلی‌تکنیک میلان صورت گرفته است به سوالی قدیمی درباره فیزیولوژی انسان پاسخ داده و منجر به درک راههای جدیدی برای درمان بیماریهای قلبی خواهد شد.

محققان عملکرد شبکه پیچیده رشته‌های ماهیچه‌ای که در سطح داخلی قلب قرار گرفته‌اند را کشف کردند. این مطالعه تا حدودی به سوال داوینچی که ۵۰۰ سال پیش مطرح شده بود پاسخ داده و بیان کرد که چگونه این ماهیچه‌ها بر عملکرد و نارسایی قلب تاثیر می‌گذارند.

قلب اولین اندامی است که تنها چهار هفته پس از لقاح در انسان‌ها رشد و شروع به تپش خودبخودی می‌کند. در ابتدا، قلب شبکه‌ای از رشته‌های ماهیچه‌ای به نام ترابکولا را ایجاد کرده و اشکال هندسی را روی سطح داخلی قلب شکل می‌دهد. به نظر می‌رسد این اشکال به اکسیژن‌رسانی قلب درحال رشد کمک می‌کند، اما عملکرد آنها در بزرگسالان از قرن ۱۶ یک معمای حل نشده باقی مانده است.

این گروه بین‌المللی برای درک رشد و نقش ترابکولا از هوش مصنوعی برای آنالیز ۲۵۰۰۰ اسکن تصویربرداری مغناطیسی (MRI) به همراه ریخت‌شناسی قلب و داده‌های ژنتیکی استفاده کردند. آنها همچنین بیان کردند که چگونه شکل ترابکولا می‌تواند بر بیماری‌های قلبی تاثیر بگذارد.

 

پاسخ به معمای داوینچی
لئوناردو داوینچی اولین کسی بود که در قرن ۱۶ ترابکولا و طرح فراکتال شبیه به دانه‌های برف آن را طراحی کرد. او فرض می‌کرد که آنها خون را هنگام جریان یافتن در قلب گرم نگه می‌دارند، اما اهمیت واقعی آنها تا به امروز مشخص نشده است.

 

محققان اظهار داشتند که مطالعات آنها به سوال بسیار قدیمی و اساسی فیزیولوژی انسان پاسخ می‌دهد. این مطالعه بیان می‌کند که سطح ناهموار بطن قلب به خون اجازه جریان موثرتر در هر تپش را می‌دهد؛ درست شبیه به گودی‌های توپ گلف که مقاومت هوا را کاهش داده و دامنه حرکت بیشتری را ایجاد می‌کند.

این تحقیق همچنین شش ناحیه در دیانای (DNA) انسان که بر چگونگی رشد الگو‌های فراکتال در رشته‌های ماهیچه‌ای تاثیر می‌گذارد را مشخص کرد. به طرز جالبی، محققان دریافتند که دو تا از نواحی، شاخه‌هایی از سلول‌های عصبی درست کرده‌اند و ممکن است مکانیسم مشابهی در رشد مغز نیز صورت بگیرد.

 

ترکیبی از رشته‌های ژنتیک، تحقیق بالینی و مهندسی زیستی منجر شد تا نقش غیرقابل انتظاری از ترابکولا میوکارد در عملکرد قلب بزرگسالان کشف شود.

ترابکولا و خطر نارسایی قلبی
محققان دریافتند که شکل ترابکولا بر عملکرد قلب تاثیر گذاشته و با بیماری‌های قلبی مرتبط است. برای تایید این موضوع، آنها داده‌های ژنتیکی ۵۰۰۰۰ بیمار را آنالیز کرده و یافتند که الگو‌های فراکتال مختلف در این رشته‌های ماهیچه‌ای بر خطر افزایش نارسایی قلبی تاثیر می‌گذارد.

 

تحقیقات بیشتر در زمینه ترابکولا ممکن است به محققان کمک کند علت بیماری‌های قلبی را بهتر درک کرده و درمان جدید برای آنها پیدا کنند. مشاور رادیولوژیست موسسه علوم پزشکی لندن می‌گوید: «لئوناردو داوینچی ۵۰۰ سال پیش این عضلات پیچیده درون قلب را ترسیم کرد، و اکنون تنها درک آنها برای سلامت انسان اهمیت دارد. این کار یک مسیر جدید برای تحقیق درباره نارسایی قلبی که تقریبا ۱ میلیون نفر از مردم انگلستان با آن دست و پنجه نرم می‌کنند، ارائه می‌دهد.»