De todo corazón: una demostración práctica del latido del corazón en mamíferos Teach article

Traducido por Silvia Manzanero. Con la simple ayuda de un corazón de cerdo, una cuchilla y agua corriente, usted y sus alumnos podrán investigar cómo bombea el corazón.

Figura 1: El corazón y los
vasos sanguíneos coronarios
por Leonardo da Vinci. Los
dibujos de da Vinci y sus
anotaciones registran tanto
su extraordinario poder de
observación como su
incapacidad de reconciliar lo
que veía con el conocimiento
del corazón en aquella época.
La circulación sanguínea no
se descubriría hasta cien
años después. Haga clic
sobre la imagen para
ampliarla.

Imagen de dominio público;
origen de la imagen: Wikimedia
Commons

Leonardo da Vinci fue uno de los primeros en observar detalladamente el corazón y describir lo que hacía. Sus dibujos del corazón y de sus válvulas son obras maestras del arte científico (figura 1), y sus observaciones del fluir de la sangre a través de los vasos y cavidades y cómo activa las válvulas arteriales son extraordinarias.

Un diagrama típico del
corazón, mostrando las
estructuras implicadas pero
con pocas explicaciones sobre
su función. A: ventrículo
derecho; B: ventrículo
izquierdo; C: válvula
tricúspide (atrioventricular);
D: válvula mitral
(atrioventricular); F: válvula
pulmonar (arterial); G: aorta;
H: arteria pulmonar; I: vena
pulmonar; J: vena cava
superior; K: vena cava
inferior; L: aurícula derecha;
M: aurícula izquierda. Haga
clic sobre la imagen para
ampliarla.

Imagen cortesía de Edmond Hui

A pesar de ello, da Vinci nunca llegó a entender completamente cómo bombea el corazón, porque no conocía la circulación de la sangre por el cuerpo. Él pudo ver las arterias y las venas, pero no los capilares que las conectaban.

También se vio entorpecido por la visión dominante de la época: que el corazón movía la sangre para transportar calor desde el hígado hasta los músculos, y que la función de los pulmones era enfriar la sangre. Así que da Vinci pensaba que el corazón bombeaba sangre a los vasos que se ramificaban en vasos cada vez más pequeños que básicamente no tenían salida. ¿Y de dónde venía la sangre que llegaba al corazón? Al no saberlo, no pudo conciliar los grandes volúmenes que el corazón podía bombear con el hecho de que la sangre bombeada no tenía en apariencia ningún sitio donde ir.

Hoy en día entendemos bien la circulación de la sangre, pero sólo una pequeña proporción de personas ha sido testigo de la acción de bombeo del corazón en mamíferos. El corazón es un órgano enigmático, escondido en el animal vivo; exhibir el corazón suele causar la muerte del animal. Hasta en la cirugía a corazón abierto, las válvulas y el flujo de la sangre se esconden tras los tejidos opacos del corazón. Los modernos sistemas de imagen médicos pueden generar demostraciones espectaculares del corazón en acción, pero estas imágenes son difíciles de interpretar por la gente corriente y son imposibles de reproducir en los colegios. El funcionamiento biomecánico del corazón es por ello tan inextricable que en la cultura popular este órgano se concibe como una metáfora de la emoción.

Las clases de biología en los colegios documentan el circuito doble del sistema vascular y nombran las partes del corazón, pero no explican verdaderamente cómo se impulsa la sangre o el porqué de la organización del corazón. Intente buscar en Internet demostraciones del corazón y encontrará miles de diagramas y otros recursos para la enseñanza. Sin embargo, no encontramos ninguno que mostrara la acción de bombeo como tal en un corazón de mamífero de verdad.

Investigando por nuestra cuenta el corazón de los mamíferos

Queríamos descubrir por nosotros mismos cómo bombea en realidad el corazón de los mamíferos. Comenzamos con la idea de que deberíamos poder hacer que el corazón bombeara apretándolo con las manos, como una simple bomba manual de plástico.

Obtuvimos un corazón de cerdo intacto e intentamos comprimirlo manualmente bajo el agua. También intentamos bombearlo mientras tratábamos de llenar las aurículas con agua del grifo; fue difícil pues las aurículas estaban flácidas y tenían muchas aberturas. Ninguna de las estrategias parecía funcionar: no emanaba agua ni por la arteria pulmonar ni por la aorta.

Tras este fracaso, volvimos a examinar tanto el corazón como nuestro conocimiento inicial de su función, y comenzamos a diseccionarlo. Primero, separamos totalmente las dos aurículas, que parecían bolsas flácidas con agujeros. El resto, concretamente la parte baja del corazón, consiste en un par de ventrículos abiertos con la aorta y la arteria pulmonar alzándose entre ellos. El sistema es visual y mecánicamente muy simple, pues no es más que un par de bombas. A primera vista, no había señales de válvulas atrioventriculares: estaban colgando como cortinas, junto a las paredes de los ventrículos.

Detalle del corazón y los
vasos coronarios de
Leonardo da Vinci.

Imagen de dominio público;
origen de la imagen: Wikimedia
Common

Para identificar qué ventrículo estaba conectado a qué arteria, hicimos correr agua del grifo por uno de los ventrículos. Sorprendentemente, la válvula atrioventricular se cerró inmediatamente hacia dentro en dirección al chorro de agua (figura 4). Como da Vinci había descrito sobre las válvulas arteriales, no era la presión, la contracción o la compresión lo que activó las válvulas atrioventriculares, sino el movimiento del líquido en sí. Vimos que al comprimir manualmente el corazón mientras fluía el agua hacia los ventrículos, podíamos cerrar por completo la válvula atrioventricular y generar un chorro enorme de agua desde la arteria.

Nos dimos cuenta de que en el intento anterior, las aurículas habían bloqueado el flujo de agua hacía los ventrículos. Ahora, sin embargo, teníamos un flujo de agua sin obstáculos y podíamos reproducir manualmente la acción de bombeo del corazón. Pudimos ver no sólo cómo la contracción (o compresión manual) de los ventrículos mueve el líquido, sino también la acción precisa de las válvulas, algo que ven muy raramente aquellos que no son cirujanos cardíacos.

Al principio, imaginamos que las válvulas atrioventriculares tenían membranas (cúspides) robustas, con bisagras o elásticas que respondían a diferencias de presión ¡Qué equivocados estábamos! En su lugar, las cúspides son membranosas y flácidas, como paracaídas anclados en las paredes de los ventrículos, hinchándose hacia afuera cuando el flujo o el líquido las infla, y que no se dan la vuelta gracias a los “cordones del corazón” (cuerdas tendinosas) que funcionan como las cuerdas del paracaídas.

Cuando la sangre se desplaza desde el ventrículo hacia la arteria, otra válvula (la válvula arterial) impide la fuga de sangre a alta presión de vuelta al ventrículo. Al cortar la aorta y la arteria pulmonar más cerca de los ventrículos tuvimos asimismo la oportunidad de observar estas válvulas abriéndose y cerrándose.

Figura 2: Encontrando las
arterias. La arteria pulmonar
y la aorta se pueden separar
manualmente de los tejidos
circundantes y quedan listas
para cortar. Haga clic sobre
la imagen para ampliarla.

Imagen cortesía de Edmond
Huii

A nivel personal, estábamos alucinados. El examinar los órganos internos de un cerdo, sacar el corazón y entonces descubrir todos estos intrincados detalles por nosotros mismos había sido una aventura científica. Además, nos impresionó darnos cuenta de que no habíamos comprendido del todo los recursos disponibles, y que lo que nos había parecido un tema complejo e inextricable estaba al fin y al cabo totalmente al alcance de los alumnos en edad escolar.

Demostración del latido del corazón en la clase

En nuestra opinión, esta demostración del mecanismo de bombeo del corazón es novedosa y a pesar de ello fácil de repetir en cualquier laboratorio escolar. Tras la actividad, los alumnos deberían haber entendido la anatomía funcional del corazón, observado directamente el movimiento y la función de las cuatro válvulas del corazón y captado la importancia del flujo para el movimiento de las válvulas.

El mecanismo de bombeo en sí mismo se puede demostrar en no más de unos minutos. Sin embargo, la demostración completa (con la participación de los alumnos y una charla sobre las conexiones del corazón a los órganos que lo rodean y al sistema circulatorio) de forma productiva puede llevar dos horas.

La actividad es adecuada para estudiantes de secundaria de cualquier edad (11+).

Figura 3: Se han separado las
aurículas y las paredes se
han cortado a la altura de la
parte superior de los
ventrículos. Los dos agujeros
son las aperturas de los
ventrículos. El corazón se
sostiene en la orientación
correcta para la
demostración, con el dedo
índice de la mano derecha
preparado para comprimir el
ventrículo derecho. Haga clic
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Imagen cortesía de Edmond
Hui

Materiales

Para cada grupo, necesitarán:

  • Un corazón de cerdo o de oveja.

    El corazón unido totalmente al hígado y a los pulmones se conoce en España como la asadurilla y se puede solicitar a un buen carnicero o al matadero local.

    Otra opción es utilizar los corazones envasados del supermercado. En ese caso, asegúrese de que compra algunos de repuesto, porque suelen venir con un corte a través de las aurículas. Es posible que la aorta y la arteria pulmonar estén cortadas demasiado cortas, pero si los ventrículos no están dañados, la demostración funcionará.
     

  • Una cuchilla afilada o un bisturí
  • Agua del grifo.

Procedimiento

Preparación de la asadurilla

  1. Remueva el pericardio y separe el corazón de los pulmones cortando la arteria y vena pulmonares tan lejos del corazón como sea posible (figura 2). La vena cava y la aorta estarán ya cortadas cuando los órganos se separaron de la cavidad corporal.
  2. Identifique la aorta, de color claro y paredes elásticas, y la arteria pulmonar; la vena cava, oscura, y la vena pulmonar; y las aurículas. Separe las aurículas, cortando los tabiques junto a los techos de los ventrículos (figura 3). Tenga cuidado de no dañar la aorta y la arteria pulmonar, que surgen del centro del corazón. El corazón está ahora listo para su uso.

Preparación de un corazón de supermercado

  1. Corte cualquier vestigio de aurícula presente junto a la pared de los ventrículos.
Figura 4A: Según entra la
corriente de agua en el
ventrículo derecho, la válvula
tricúspide se cierra hacia
dentro. La corriente de agua
fluye hacia el centro del
ventrículo derecho. La válvula
tricúspide se ha cerrado
hacia dentro en oposición a la
corriente de entrada. La mano
izquierda sostiene la aorta.
Haga clic sobre la imagen
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Imagen cortesía de Edmond Hui

Ejecución de la demostración

Identifique los ventrículos izquierdo y derecho; la demostración funciona mejor en el ventrículo izquierdo de paredes finas. Abra el grifo hasta que fluya un chorro de agua regular y continuo. Sostenga el corazón de modo que el chorro entre al centro de la apertura del ventrículo izquierdo. La válvula tricúspide debería cerrarse hacia dentro para tocar la corriente de agua entrante (figura 4).

Figura 4B: Una vez que el flujo de agua se ha parado, la válvula tricúspide cerrada se muestra visible. Se puede apreciar que la válvula mitral en el ventrículo izquierdo permanece abierta porque el agua sólo ha circulado hacia el ventrículo derecho. La demostración propiamente dicha debería hacerse sosteniendo el corazón bajo un chorro de agua continuo.
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Imagen cortesía de Edmond Hui

Si se comprime ahora el corazón, la válvula se cerrará completamente y el agua debería salir por la arteria pulmonar (figura 5). Apriete rítmicamente para simular la acción de un corazón que latew1. Si la aorta y la arteria pulmonar se han cortado lo suficientemente cerca del corazón, debería ser posible ver las válvulas arteriales (figura 6).

Figura 5: Cuando se comprime el ventrículo derecho con la mano derecha, sale un chorro de agua se por la arteria pulmonar. Se puede ver este chorro saltando por encima de los nudillos de la mano derecha hacia la cámara.
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Imagen cortesía de Edmond Hui
Figura 6: Con la aorta y la
arteria pulmonar cortadas lo
suficientemente cerca del
corazón, se pueden ver las
válvulas arteriales. Haga clic
sobre la imagen para
ampliarla.

Imagen cortesía de Edmond
Hui

Investigaciones adicionales

  1. Una a los vasos de salida un tubo quirúrgico, luego mida la presión de agua alcanzada cuando comprime el corazón.
  2. Desafíe a sus alumnos a demostrar que el corazón es un par de bombas de funcionamiento independiente mediante la disección de un ventrículo entero. Usando otro corazón, repita el ejercicio con el otro ventrículo. Estos ventrículos aislados deberían funcionar cuando se los comprime manualmente.
  3. En animales vivos, los dos ventrículos se contraen simultáneamente, lanzando la sangre primero a través de un ventrículo y después a través del otro. Por tanto, a pesar de tener una morfología notablemente diferente, con el tiempo el volumen medio de sangre por latido debe ser el mismo en los dos. ¿Cómo se alcanza este equilibrio? Dada la observación de que el ventrículo derecho de paredes más finas es más fácil de comprimir manualmente que el izquierdo, los alumnos deben considerar las implicaciones que existen para la reanimación cardiopulmonar, que es en esencia esta misma demostración realizada con el corazón in situ.
  4. Esta demostración sólo es posible una vez que se han separado las aurículas. Pida a sus alumnos que investiguen la función de las aurículas.

Agradecimientos

Figura 7: “¡Puedo hacerla
sangrienta!” Archie Taplin
sostiene un corazón de cerdo
del que acaba de separar el
pericardio. Se puede ver el
hígado en la parte superior
de la imagen, los pulmones
están a la izquierda y la
tráquea llega hasta la lengua
en el extremo izquierdo. Haga
clic sobre la imagen para
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Imagen cortesía de Edmond Hui

Estamos agradecidos a la organización TED y a Teddington School, sin los cuales ninguno de nosotros hubiera hecho estas observaciones. La Granja Laverstoke Park nos suministró las asadurillas con gran cuidado y atención. Un gran número de expertos del corazón han respondido generosamente a nuestras preguntas básicas de anatomía y función del corazón, incluyendo el Dr Andrew Ho (Hospital Infantil de Evelina); el Profesor David Firmin (Imperial College, Londres); el Dr Gary Ruiz (King’s College, Londres); el Profesor David Celermajer (Universidad de Sydney); la Dra Louise Robson (Universidad de Sheffield) y Martin Clayton (La Colección Real, Castillo de Windsor). A pesar de ello, todos los errores y omisiones de este artículo son nuestros por completo.

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Web References

Resources

Author(s)

El doctor Edmond Hui es biólogo marino por educación y director de red en Teddington School, así como el organizador de la conferencia TEDxTeddington. Archie Taplin, de 15 años, es alumno de Teddington School.

Ambos emprendieron esta demostración debido al interés de Archie por desarrollar una charla para TEDxTeddington basada en un tema zoológicow2. Cuando Ed remarcó la dificultad de crear una presentación zoológica en el escenario (“O habrá que utilizar animales vivos o será sangrienta…”), Archie respondió “¡Puedo hacerla sangrienta!”. Este comentario, junto al hecho de que Ed estaba disfrutando la aplicación de iPad “Leonardo da Vinci: Anatomía”w3, fue la inspiración para investigar el corazón que bombea.


Review

Este artículo muestra lo importante que puede ser la curiosidad: en este caso, el deseo de entender mejor la fisiología del corazón en los mamíferos llevó al descubrimiento de una estrategia simple pero efectiva para estudiar cómo se bombea la sangre.

Aunque novedosa, esta estrategia es tan simple que se podría utilizar con alumnos de casi cualquier edad. Con alumnos más pequeños (de 11 a 14 años), el profesor debería demostrar la actividad; los estudiantes más mayores (de 15 a 19 años) deberían ser capaces de trabajar autónomamente en grupos.

Los autores sugieren también ciertas investigaciones avanzadas que extenderían el valor educacional de la actividad y crearían oportunidades interdisciplinarias involucrando las matemáticas. Además, la información histórica de la introducción sería un punto de inicio excelente para las discusiones con estudiantes mayores sobre la historia de la ciencia y la relación entre ciencia y tecnología.


Betina Lopes, Portugal




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