目前对肌肉的解剖学预测有错误

　　小鼠研究是利用小鼠作为模式生物来了解生物过程和疾病机制的科学研究。鼠被广泛用于研究，因为它们是哺乳动物，与人类有许多相似之处，而且在实验室环境中很容易饲养。

　　

该结果对外科手术、肌肉骨骼系统的计算机模拟、肌肉功能和康复具有重要意义。

在科学领域，从研究小生物中得出的结论经常被推广并应用于人类，尽管它们的体型有很大的不同。由Shirley Ryan AbilityLab领导并发表在《Journal of Physiology》上的一项新研究首次直接测量了人类肌肉的收缩特性，并表明基于动物测量的这些信息会导致不准确的预测。

这一突破最初出现在科学家采用一种专门的外科技术，将人类病人的股薄肌(一大块大腿肌肉)移植到手臂上，以恢复臂丛损伤后的肘关节屈曲。这使他们能够直接测量肌肉特性，评估结构和尺度预测——这是一个难得的机会，因为获得这样的测量是高度侵入性的，只能在不相关的大范围手术中进行。与之前基于传统动物解剖模型的看法相反，他们发现股薄肌的功能是相对较短的纤维平行运作，而不是长纤维。这一发现在整个研究过程中得到了一致的重复。

具体来说，他们确定人类肌肉纤维的特定张力比传统上使用的黄金标准小24%，这是由小型哺乳动物确定的。此外，他们还确定股薄肌的平均最佳纤维长度大约是基于对尸体肌肉的详细解剖研究而得出的结果的一半。

“科学家研究动物是有原因的，”通讯作者、Richard L. Lieber博士说。“对人体肌肉收缩特性的直接测量无法实现，因为它们需要将肌肉从身体中切除。因此，科学家必须研究动物的肌肉，然后通过根据大小缩放数量来预测它们与人类的关系。”

这项研究首次表明，这种推断是不准确的。股薄肌是一个很好的测试用例，因为它的属性很简单。根据研究人员的说法，因为它的测量结果不能准确预测，所以很可能所有肌肉系统的测量结果都是不正确的。

Lieber博士说:“从小鼠到人类，一些缩放定律非常有效，比如在测量心输出量和血压时。然而，通过这项研究，我们已经证明了相同的缩放原则不适用于肌肉，实际上是高度非线性的。展望未来，我们不应该进行鼠肌肉研究，然后简单地乘以身体大小来预测人类的特性。”

这些发现对包括外科、计算肌肉骨骼模型、肌肉表现和康复在内的多个学科具有重要意义。例如，预测外科手术后肌肉的表现是至关重要的。许多手术(如肌腱延长、肌腱转移、手术释放)会改变肌肉的长度和力量。然而，目前只有肌肉骨骼模型——基于间接测量方法，并将动物数据外推到人类尺寸——可以用来预测手术结果。

Lieber博士并没有被研究结果吓倒。“发现我们对人体肌肉的解剖学预测是错误的，这对人类科学来说是一个重大新闻，”他说。“作为科学家，我们必须不断检验我们的假设，这一点至关重要。现在，这些知识使我们能够更好地了解肌肉的表现、适应和康复潜力。”

参考文献:Direct intraoperative measurement of isometric contractile properties in living human muscle” by Benjamin I. Binder-Markey, Lomas S. Persad, Alexander Y. Shin, William J. Litchy, Kenton R. Kaufman and Richard L. Lieber, 11 March 2023, The Journal of Physiology