หัวใจมนุษย์สามารถเต้นนอกร่างกายได้เพราะสร้างสัญญาณไฟฟ้าของตัวเอง

หัวใจไม่ได้รอให้สมองสั่งทุกจังหวะ

ภาพของหัวใจที่นำออกจากร่างกายแล้วยังบีบตัวอยู่ดูเหมือนเรื่องเหนือธรรมชาติ แต่กลไกเบื้องหลังกลับเป็นชีววิทยาที่น่าทึ่งมาก หัวใจมีระบบสร้างและนำสัญญาณไฟฟ้าอยู่ภายในตัวเอง จึงไม่จำเป็นต้องได้รับคำสั่งจากสมองทีละครั้งว่าจะต้องเต้นเมื่อใด

จุดเริ่มต้นอยู่ที่เซลล์กำหนดจังหวะ

บริเวณหัวใจห้องบนขวามีกลุ่มเซลล์ที่เรียกว่า โหนดไซโนเอเทรียล หรือ SA node ทำหน้าที่เสมือนเครื่องกำหนดจังหวะตามธรรมชาติ เซลล์กลุ่มนี้มีคุณสมบัติพิเศษคือค่อยๆ เปลี่ยนศักย์ไฟฟ้าของตัวเองจนถึงระดับที่กระตุ้นให้เกิดสัญญาณใหม่ จากนั้นสัญญาณจะแพร่ผ่านกล้ามเนื้อหัวใจ ทำให้หัวใจห้องบนและห้องล่างบีบตัวตามลำดับ

นี่คือเหตุผลสำคัญที่หัวใจยังสามารถสร้างจังหวะได้แม้เส้นประสาทจากสมองไม่ได้เชื่อมต่ออยู่แล้ว ระบบประสาทอัตโนมัติมีหน้าที่ช่วยเร่งหรือชะลออัตราการเต้นให้เหมาะกับสถานการณ์ เช่น ตอนวิ่ง ตอนพัก หรือช่วงตื่นเต้น แต่ไม่ได้เป็นต้นกำเนิดของทุกจังหวะหัวใจ

แต่คำว่าแค่มีออกซิเจนก็พอยังไม่แม่นนัก

หัวใจที่แยกออกจากร่างกายไม่สามารถเต้นอย่างมีประสิทธิภาพไปเรื่อยๆ เพียงเพราะวางไว้ในอากาศที่มีออกซิเจน กล้ามเนื้อหัวใจต้องได้รับออกซิเจนผ่านเนื้อเยื่ออย่างเพียงพอ พร้อมสารอาหาร เกลือแร่ และสภาพแวดล้อมทางเคมีที่เหมาะสม การทดลองหัวใจนอกร่างกายจึงมักใช้ของเหลวสำหรับหล่อเลี้ยงที่ไหลผ่านหลอดเลือดหัวใจ หรือใช้ระบบที่เรียกว่า ex vivo heart perfusion เพื่อส่งออกซิเจนและสารที่เซลล์ต้องใช้ในการสร้างพลังงาน

หัวใจจึงไม่ได้มีพลังงานสำรองแบบไม่มีวันหมด การบีบตัวของกล้ามเนื้อใช้พลังงานสูงมาก หากเลือดหรือของเหลวที่หล่อเลี้ยงไม่สามารถนำออกซิเจนไปถึงเซลล์ได้เพียงพอ พลังงานจะลดลง การทำงานของเซลล์จะผิดปกติ และการบีบตัวก็หยุดลงในที่สุด

เรื่องนี้มีประโยชน์จริงในการปลูกถ่ายหัวใจ

เทคโนโลยีรักษาอวัยวะสำหรับการปลูกถ่ายพัฒนาจากหลักการคล้ายกัน ระบบหล่อเลี้ยงหัวใจนอกร่างกายสามารถควบคุมอุณหภูมิ การไหลเวียน และการส่งออกซิเจน เพื่อรักษาสภาพของกล้ามเนื้อหัวใจระหว่างกระบวนการขนส่งและประเมินอวัยวะ หัวใจในระบบดังกล่าวสามารถมีกิจกรรมทางไฟฟ้าและบีบตัวนอกร่างกายได้ภายใต้สภาวะที่ควบคุมอย่างละเอียด

• หัวใจสร้างจังหวะไฟฟ้าของตัวเองได้ ผ่านเซลล์กำหนดจังหวะ

• สมองไม่ได้สั่งการเต้นทีละครั้ง แต่ช่วยปรับความเร็วและแรงให้เหมาะกับความต้องการของร่างกาย

• หัวใจนอกร่างกายต้องได้รับการหล่อเลี้ยงอย่างเหมาะสม ไม่ใช่เพียงสัมผัสออกซิเจนในอากาศ

• เมื่อขาดพลังงานและออกซิเจนนานพอ เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจก็ไม่สามารถทำงานต่อได้

จุดที่น่าสนใจที่สุดจึงไม่ใช่ว่าอวัยวะชิ้นนี้สามารถมีชีวิตแยกจากเจ้าของได้ แต่คือหัวใจมีวงจรไฟฟ้าพื้นฐานซ่อนอยู่ในเนื้อเยื่อของตัวเองมาตั้งแต่แรก ทุกจังหวะที่เกิดขึ้นตลอดชีวิตเริ่มจากเซลล์ขนาดเล็กจำนวนหนึ่งที่สร้างสัญญาณขึ้นมาเองซ้ำแล้วซ้ำเล่า โดยไม่ต้องรอคำสั่งจากสมองก่อนเลย