Это аллегория. В народных высказываниях много образов про сердце.
Большое сердце, Любящее сердце, Горячее сердце. Разбитое сердце. У него нет сердца. Чувствуй сердцем. и т.д.
Нет таких образных выражений про мозг. Только может - "мозги на месте - мозги не на месте".
В произведении Булгакова профессор доказал, что из собаку можно переделать в человека, но невозможно изменить его разум, с медицинской точки зрения - его мозг, его мышление. Это было выражено Булгаковым в емком образе - сердце. Сердце, которое у Шарикова осталось собачьим - его мышление, его понимание справедливости.
Поэтому - "Собачье сердце". Сравните - "Собачий мозг", "Собачий разум".