מדענים פתרו את תעלומת הלב האנושי בת 500 השנה של לאונרדו דה וינצ'י

מדענים גילו את מטרתם של מבנים מסתוריים בלב האדם, שתוארו לראשונה על ידי לאונרדו דה וינצ'י לפני 500 שנה. רשת סיבי השריר הנקראת טרבקולה (Trabeculae) מכסה את פני השטח הפנימיים של הלב והוכח כי היא משפיעה על תפקוד הלב.

הרשת, המציגה דפוסי פרקטל ייחודיים הדומים לפתיתי שלג, שורטטה לראשונה על ידי לאונרדו דה וינצ'י במאה ה-16. בתחילת ההתפתחות האנושית, לבבות אנושיים יוצרים טרבקולה, היוצרת דפוסים גיאומטריים על פני השטחים הפנימיים. בעוד שנראה שמטרתה בשלב זה היא בסיוע לחמצון הלב ההולך וצומח, מה שהיא עושה אצל אדם בוגר טרם הובן. דה וינצ'י חשב שהמבנה מחמם את הדם שעובר דרך הלב.

איור של פנים הלב האנושי בסגנון לאונרדו דה וינצ'י ומבוסס על כמה משרטוטיו / Credit: Spencer Philipps/EMBL-EBI, 2020

כדי להבין באמת מה הרשתות הללו עושות, צוות מחקר בינלאומי השתמש בבינה מלאכותית כדי לעבור על נתונים מ-25,000 סריקות דימות תהודה מגנטית (MRI) של הלב. הם בדקו גם נתונים הקשורים למורפולוגיה ולגנטיקה של הלב. המדענים הבחינו כי המשטח המחוספס של חדרי הלב מסייע ליעילות זרימת הדם במהלך פעימות לב, באותו אופן בו גומות בכדור גולף מפחיתות את התנגדות האוויר, כפי שמפרט את הצוות בהודעה לעיתונות. הם גילו כי ישנם שישה אזורים ב-DNA אנושי הקובעים כיצד בדיוק יווצרו דפוסי הפרקטל בסיבי השריר.

הצוות שעבד על הפרויקט כלל את יואן בירני (Ewan Birney) מהמכון הביואינפורמטי של המעבדה האירופית לביולוגיה מולקולרית (European Molecular Biology Laboratory's Bioinformatic Institute). "הממצאים שלנו עונים על שאלות ישנות מאד בביולוגיה האנושית הבסיסית", הסביר בירני. "ככל שניתוחים גנטיים רחבי היקף ובינה מלאכותית מתקדמים, אנו מאתחלים את הבנתנו בתחום הפיזיולוגיה בקנה מידה חסר תקדים."

רשת סיבי השריר הנקראת טרבקולה בלב האנושי

תובנה חשובה נוספת - צורת הטרבקולה משפיעה על ביצועי הלב. ניתוח נתונים של 50,000 מטופלים קבע כי דפוסי הפרקטל השונים יכולים להשפיע על הסיכון לאי ספיקת לב. באופן מעניין המחקר הראה שאנשים שיש להם יותר ענפי טרבקולה נמצאים בסיכון נמוך יותר לאי ספיקת לב.

דקלן אורגן (Declan O'Regan), מדען קליני ורדיולוג יועץ במכון למדעי הרפואה MRC בלונדון (MRC London Institute of Medical Sciences), אמר כי למרות שעבודתם בנויה על תצפיות ישנות למדי, היא יכולה להיות מכריעה לאנשים של ימינו.

"ליאונרדו דה וינצ'י שרטט את השרירים המורכבים הללו בתוך הלב לפני 500 שנה, ורק עכשיו התחלנו להבין עד כמה הם חשובים לבריאות האדם", אמר אורגן. "עבודה זו מציעה כיוון חדש ומלהיב לחקר אי ספיקת לב, המשפיעה על חייהם של כמעט מיליון איש בבריטניה". מדענים אחרים שהשתתפו במחקר הגיעו מאוניברסיטת היידלברג, מעבדת קולד ספרינג הארבור (Cold Spring Harbor Laboratory) ומהאוניברסיטה הפוליטכנית במילאנו.

המחקר פורסם בכתב העת Nature.