【科普】青蛙為什麼會停止跳動?原來是因為它們在吃這種東西!

在人類社會中,心臟停止跳動通常被看作是生命終結的標誌,但對於青蛙來說,這一判斷方法有點不靠譜。

解剖過青蛙的朋友們應該這種現象並不陌生:將青蛙的心臟單獨置於鹽水中時,它依然有跳動的跡象。

即使用鑷子撥弄刺激或夾擊,心臟的跳動也不受影響,過一段時間後,它才慢慢減弱以至完全停止。

在我們的認知中,器官離開身體就意味著它失去了基本能量供應和神經控制,那為什麼青蛙就如此特殊呢?

先了解下心臟

心臟即心肌,是包括人類在內的許多動物所擁有的一項重要器官,主要功能是推動機體全身血液的流動。

人類、哺乳類和鳥類的心臟可以分為左心房、左心室、右心房、右心室四個腔室;魚類只有一個心房和一個心室;兩棲類和爬行類有三個腔室。

心臟對血液的推動主要表現在血液迴圈中,血液迴圈分為體迴圈和肺迴圈,它們的連線點就是心臟。

血液透過動脈流出心臟並將氧氣和養分運輸到全身細胞,“卸貨”並裝載了二氧化碳後的血液又經過靜脈流回心臟。

迴流到心臟(心室)的血液會進入到肺臟中再度補充血液和氧氣,然後又流回心臟進行下一次運輸。

血液之所以能流動主要憑藉心臟的壓力(即心跳),每一次心跳時進入肺部補充氧氣的血和補完氧氣流出心臟的血都是等量的。

心臟如何跳動

心肌主要由心肌細胞組成,心肌的跳動也就是心肌細胞的整體規律性收縮,所以問題的本質是心肌細胞如何收縮。

心肌細胞實際上可分為兩類:工作心肌細胞和自律心肌細胞,它們的共同點是都具有傳導性和興奮性。

興奮性就是指細胞在受到刺激時能產生動作電位的能力,傳導性則是則將興奮傳遞給其他細胞的能力。

兩種心肌細胞的不同之處在於,工作心肌細胞含有豐富的肌原纖維,可以收縮,而自律心肌細胞不能收縮。

這意味著,真正執行收縮功能的心肌細胞是工作心肌細胞,那自律性收縮細胞負責什麼“工作”呢?

其實,它們的工作可以它們的名字中看出一些來,通常自律就是指不需要別人安排自己主動去做某件事。

對應到心肌細胞中就是它們可以自動恢復電位變化併發起新一輪電位變化,即停止興奮並開始新的興奮。

這種“自律”又可以分為兩種,一種是肌源性自律性,一種是神經源性自律性,前者的自律不需要神經刺激,後者則需要。

大多數脊椎動物的自律心肌細胞屬於肌源性自律細胞,也就是說,即便不與神經連線,它們也可以產生興奮。

那麼我們可以這樣理解心臟跳動的本質:

是肌源性自律心肌細胞作為天然的“起搏器”產生興奮並將興奮傳導給了其他工作心肌細胞,當工作心肌細胞一致收縮時,心肌就表現為跳動。

青蛙心臟體外跳動的原因

上面說了,自律心肌細胞是天然的“起搏器”,更具體來說,正常心臟的“起搏點”位於竇房結。

竇房結由竇房結細胞組成,它們都屬於肌源性自律細胞,我們通常所講的“竇性心律”就是指它們的“自律頻率”。

脊椎動物都含有竇房結,青蛙也屬於脊椎動物,因此它們的心臟的跳動也源自竇房結細胞的興奮。

既然無需神經的刺激就能產生興奮並導致心臟跳動,那麼,即使離開身體,只要有能量心臟依然是可以跳動的,這裡的能量主要是ATP和氧氣。

天然起搏器產生的心跳頻率(即心率)是固定的,比如正常心臟的平均竇性心律大約是每分鐘100次。

但我們都知道有些時候心率是會變快的,那是什麼改變了它的固有頻率呢?是自主神經系統。

自主神經系統包括交感神經系統和副交感神經系統,這二者是拮抗作用,前者增加心率後者降低心率。

另外,自主神經系統是受大腦支配的,所以說,大腦並不決定心跳,但可以控制心跳的快慢。

最後

不只是青蛙,其他脊椎動物的心臟在離開身體後也可以跳動或長或短的時間,原理都是一樣的。

為什麼青蛙的心臟關注度最高呢?可能是許多生物解剖實驗中都要用到青蛙,以至人們對它比較熟悉吧。