非故事 · 我们的第一次心跳

知乎日报 Wang AlphaRev; 144℃ 评论

非故事 · 我们的第一次心跳

人的第一次心跳是如何产生的?

Wang AlphaRev,披甲上阵

这个问题很有意思。

科学就要严肃的对待,在此分心脏的形成和心跳的形成两方面说明。赶时间的同学可以直接看分割线以下的回答。

一、心脏的形成

心脏是胚胎发育中首先形成的器官之一,人的心脏在受精后 4 周即运作,当时其胚胎只有 5 毫米。在人的胚胎期,心脏发生于胚盘头端,口咽膜前方的中胚层,即所谓的生心区。其前方为原始横膈。心脏首先形成其外形,然后进行内部分隔。

1- 围心腔,2- 生心板,3- 口咽膜,4- 泄殖腔膜,5- 原始隔膜,6- 羊膜

受精后第 18 到 19 天,生心区的中胚层中出现围心腔和一对生心板两个结构。生心板里有中空结构心管。后来心管与周围的间充质陷入到围心腔中。间充质形成的心肌外套层,将来会发展为心外膜和心肌膜。而内皮和心肌外套层之间的结缔组织,即心胶质,将来则发展为心内膜的内皮下层。

1. 外形形成

心管的头端与动脉相连,尾端与静脉相连。然后心管形成三个膨大:心球,心室和心房。后来在心房的末端会在形成一个叫静脉窦的膨大。心球和心室因生长速度快于心包腔的扩展速度,两者会形成一 U 型的球室袢的结构。后来受到食管,心球的压制,向左右两方向扩展。心房扩大,房室之间形成房室管。心球的尾段融入心室,成为原始右心室。原来的心室成为原始左心室。两者之间由室间沟分隔。

2. 内部分隔

第 5 周初,心脏外形基本建立。然后开始内部分隔。这些分隔是同时进行的。房室管的心内膜组织增生,形成一对心膜垫。它们彼此融合,将房室管分隔为左右房室孔。房室孔内的间充质之后会形成两尖瓣和三尖瓣。而心房的分隔则发生在第 4 周末。心房顶部背侧壁出现第一房间隔,在第一房间隔向心内膜垫方向生长并最终与后者融合之前,会出现两个孔,分别为:第一房间孔第二房间孔。第一房间孔闭合。第二房间孔在一段时间内仍作为左右心房沟通的管道存在。后来它为厚的第二房间隔所遮闭。第二房间隔的前后缘会在与心内膜垫接触时,下方留下一个卵圆孔。直至出生后,第一第二房间隔因为血流的压力互相紧贴并最终融合,彻底分开两心房。静脉窦右角后来会被吸收并入右心房,成为永久性右心房的光滑部,原始右心房则成为右心耳。通过房间隔进入原始左心房的肺静脉后来分为四条,后来直接开口于左心房。由肺静脉参与形成的部分成为了永久性左心房的光滑部。原始左心房也成为了左心耳。心室底壁组织形成的室间隔肌部也向着心内膜垫生长,其方向与房间隔相反。在它完全与心内膜垫融合之前,会在其上缘的地方形成一个室间孔。这个孔后来大部分由心球内部形成的球嵴所闭合,其余的则是为心内膜垫所闭合。这样就形成了室间隔膜部。而动脉干与心球的内膜组织增生,上段被称为动脉干嵴,下段则成为球嵴。两者对生,后来融合,成为主动脉肺动脉隔,它将动脉干和心球分隔为肺动脉干和升主动脉。两者的基部内膜增厚,形成半月瓣。

也就是说,正常情况下,出生后 5—7 个月卵圆孔完全闭合时才算严格意义上的心脏完全形成。

二、心跳的形成

心脏主要由心肌细胞(Myocardium)组成。心肌细胞根据其功能属性分为:工作心肌细胞自律心肌细胞两类。

1. 工作心肌细胞

工作心肌细胞的肌原纤维丰富,具有自主性,传导性和兴奋性。执行收缩功能。它们是心房和心室壁的主要构成部分。

2. 自律心肌细胞

自律心肌细胞丧失了收缩性,但它们和工作心肌细胞一样具有传导性和兴奋性。而且它们还具有独特的自律性,所谓自律性,就是这些心肌细胞在其动作电位的 4 期存在着一个自动去极化过程,并会产生新一轮的动作电位。自律性可以分为肌源性自律性和神经源性自律性。肌源性自律性指心肌细胞不需外来的神经刺激,就可以产生动作电位,但其自律性受到植物神经系统的调节,人类属于此种。

自律心肌细胞包括有窦房结细胞和浦肯野细胞。自律心肌细胞组成了心脏的特殊传导系统

人的起搏细胞集中在窦房结中。窦房结是正常心脏的起搏点。在胚胎中,心室比心房出现得早,并最先搏动。心房后来出现,并带来了更高频率的节律。后来静脉窦加入。后者的自律性最高。后来在静脉窦中形成窦房结。窦房结也是整个特殊传导系统里面自律性最高的。平均每分钟为 100 次左右。而心房和心室依照当时自律频率最高的兴奋搏动。其形成的心脏节律被称为窦性节律。窦房结外的自律组织被称为潜在起搏点。但是,窦房结会通过抢险占领超速驱动压抑两种手段保证自己的正常起搏点地位。现在一般认为,心房的兴奋传导是由心房肌细胞自身完成。而窦房结与房室交界之间有一些细胞排列整齐,传导速度比其他地方快,被称为优势传导通路

在心脏电传导的每一瞬间,全心多处心肌细胞会发生大小和方向有异的瞬间电流。电兴奋要通过一个中介过程,和肌肉收缩联系起来。这个过程被称为兴奋 - 收缩偶联。在心肌细胞,自律心肌细胞带来的自律性兴奋会通过这一过程引起工作心肌细胞的收缩。

总结一下:

心跳是由于胚胎期生心板分化生成心肌细胞,心肌细胞分为自律性心肌细胞和工作心肌细胞。自律心肌细胞由于存在肌源性自律性,不需要外部刺激就可以产生自律性。起初数量少无法感知,随着心肌细胞的增多,自律心肌细胞带来的电兴奋引起工作心肌细胞的收缩,就产生了心跳。

心脏的第一次跳动,应该是在受精后第 4 周心脏还未成行的胚胎期就开始,但是当时的跳动没有通俗上说的作用,你可以把它当成是一个 app 正式登陆 store 前的内部运行。而严格来说,心脏作为完整体的第一次跳动是在出生后 5—7 个月卵圆孔完全闭合的那一瞬间开始,但是实际上心脏已经跳动很长时间了。

当然,上面所有的回答都是生理意义上心脏的第一次跳动,心理意义上心脏第一次跳动是从第一眼看到自己喜欢的人开始,然后“扑通”一声,世界变成了五彩缤纷。

以上

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