Kalp Çarpıntısı Farelerde Kaygı Bozukluğuna Sebep Oluyor

Bir uçurumun kenarında durmak, karanlık bir ormanda yolunuzu kaybetmek veya beğendiğiniz biriyle karşılaşmak yaşadığınız kaygının fiziksel bir sonucu olarak nabzınızı hızlandıracaktır. Ancak Stanford Tıbbı bilim insanları tarafından fareler üzerinde yapılan yeni bir çalışma bunun tersinin kanıtını buldu: Daha hızlı bir kalp atış hızı, endişe yaratabilir.

Araştırmacılar bir hayvanın kalp atış hızını yapay olarak artırdığında, hayvan riskli durumlarda daha dikkatli davrandı. Araştırmacılar uygun duygusal tepkiyi belirlemek için kalp atış hızını beynin tehlike algısıyla bütünleştirdiği görülen beyin zarının belirli bir bölgesinde değişikliğin izini sürdüler.

Bulgular bir yüzyıldan fazla bir süredir filozofların ve bilim insanlarını ilgisini çeken bir soruyu ele alıyor: Bedensel duyumlar duyguyu mu takip ediyor, yoksa tam tersi mi? 1884'te filozof ve erken dönem psikolog William James, yaygın inanışın aksine, bir duruma karşı duygusal tepkimizin fiziksel tepkilerimizden sonra geldiğini savundu. “Ağladığımız için üzülüyoruz, vurduğumuz için kızıyoruz, titrediğimiz için korkuyoruz” diye yazdı.

Biyomühendislik, psikiyatri ve davranış bilimleri profesörü Karl Deisseroth, “William James, bedensel durumların aslında temel anlamda duyguları temsil ettiğini hissetti” dedi.

1 Mart'ta Nature'da yayınlanan bir araştırmanın kıdemli yazarı Deisseroth, hipotezi test etmek için belirli hücreleri aktive etmek için ışığı kullanan optogenetikteki en son gelişmeleri kullandı.

Çalışmanın ortak ilk yazarları, her ikisi de Deisseroth'un laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan Brian Hsueh ve doktora sonrası araştırmacı olan Ritchie Chen idi.

Deisseroth, belirli kalp hastalıklarının anksiyete bozukluklarıyla ilişkili olduğunu öğrendiğinde, bir psikiyatri asistanı olarak bu soruyu ilk kez düşündü ama kimse nedenini bilmiyordu. James'in inancı ‘gerçekten merak uyandırıcıydı, ama test etmesi zordu çünkü kişinin çok kesin bir biçimde önce bedensel durumu empoze etmesi gerekirdi, ki bunu yapmak esasen imkansızdı.’

Kalbi Aydınlatmak

En son optogenetik yaklaşımına kadar elektrikli kalp pilleri, uyarıcı ilaçlar gibi kalp atış hızını değiştirmeye yönelik yöntemler, hassasiyetten yoksundu veya invaziv prosedürler gerektiriyordu.

Neyse ki Profesör Deisseroth, son 20 yılını optogenetik alanında öncülük ederek, bilim insanlarının canlı hayvanlardaki belirli hücre türlerini kesin olarak kontrol etmelerine olanak tanıyan teknikler geliştirerek geçirdi. Yöntem, ışığa yanıt veren bir protein olan opsin üretmek için bu hücrelerin genetik olarak değiştirilmesine dayanmaktadır.

Birkaç yıl önce Deisseroth'un laboratuvarı, ChRmine adı verilen ve vücudun derinlerindeki hücrelerin vücut dışından gelen ışığa tepki vermesini sağlayabilen ekstra duyarlı bir opsin keşfetti.

Yeni çalışmada araştırmacılar kalbin kasılmalarından sorumlu hücreler olan kardiyomiyositleri kontrol etmek için ChRmine kullandılar. ChRmine üretmek için bir farenin kardiyomiyositlerini genetik olarak değiştiren araştırmacılar, hayvanın kalp atışlarını dış ışıkla tam olarak kontrol edebildiler.

Deisseroth, “Hayvanın içsel durumları deneyimlerken özgürce hareket edebileceği bir yöntemi gerçekten istiyorduk ve bunu yapmak için atan kalbi aydınlatırken, ışığın vücudun dışından gelmesi gerekiyordu” dedi.

Araştırmacılar göğse doğru parlayan LED ışıklı küçük bir kumaş yelek olan bir optik kalp pili yarattılar.“Etkili bir şekilde, sadece küçük bir yelek giymiş, serbestçe dolaşan bir faremiz var. Atan bir kalbe invazif olmayan bir şekilde, doğal davranışa izin verecek kadar yeterli ışık sağlayabildik.”

Gergin, korkak bir farenin kalp atış hızını taklit etmek için araştırmacılar, optik kalp pilini kullanarak farelerin kalp atış hızını dakikada 900 atıma çıkardılar. (Sakin bir farenin kalp atış hızı dakikada yaklaşık 600 vuruştur.)

Karışıma Tehlike Eklemek

Fareler duygularını dile getiremedikleri için araştırmacılar davranışlarını izleyerek kaygılarını değerlendirdiler. Örneğin endişeli bir fare, açık ve korumasız alanlardan kaçınma olasılığı daha yüksektir.

Daha hızlı bir kalp atışının kendi başına farelerin davranışını fark edilir şekilde değiştirmediğini buldular. Biri kalp atış hızını artırmak için optik kalp pilinin açıldığı birbirine bağlı iki odayı dolaşma seçeneği göz önüne alındığında, fareler herhangi bir tercih göstermedi.

Bununla birlikte fareler bir tehlike ipucu algıladıklarında, daha hızlı bir kalp atış hızı onları açıkça daha endişeli hale getirdi. Geniş, açık bir alanda, daha yüksek bir kalp atış hızı, onları duvarlara daha yakın hale getirdi. Araştırmacılar, kaygı söz konusu olduğunda bağlamın önemli olduğunu buldu.

Daha sonra araştırmacılar yine Deisseroth tarafından geliştirilen CLARITY adlı bozulmamış doku görüntüleme ve etiketleme tekniğini kullanarak kalpten gelen sinyallerin yorumlanmasında beynin hangi bölgelerinin yer aldığını görebildiler. Reil adası olarak da adlandırılan insular kortekse yöneldiler.

Deisseroth, “Beynin o kısmından canlı kayıt yaptık ve nöronların özellikle kalp atış hızı değişikliklerine tepki verdiğini gördük” dedi.

İnsular korteksi engellediklerinde, hızlı atan bir kalbin yarattığı endişeli davranış neredeyse yok oldu.

Deisseroth, insular korteksin temel taşı olmasını mantıklı buldu. Alanın, kalp atış hızı, açlık, sıcaklık ve ağrı dahil olmak üzere vücudun iç durumlarını algılama yeteneği olan iç algı ile ilgili olduğu bilinmektedir. ƒ“İnsular korteks, vücudun her yerinden her türlü bilgiyi alıyor, bu nedenle çok çeşitli duygusal durumlarda genel bir rol oynuyor olabilir” dedi.

Sonuçlar, insular korteksin beynin bir duruma ilişkin algısını vücudun fiziksel tepkisiyle bütünleştirmede genel bir rol oynayabileceğini ve böylece duyguları uyandırabileceğini düşündürmektedir.

Bu, esasen William James'in bir asırdan uzun bir süre önce öngördüğü şeydi. Deisseroth, ‘Temel olarak üç aşamalı bir süreci tanımladı: Önce beyin durumu algılar, sonra vücut uygun bir tepki verir ve ancak o zaman organizma tam duyguyu hisseder.’

Editör: Selin Yüzüncüoğlu Kaynak: StanfordEdu