Birinin kalp atış hızını artırmak için, kulağına flaşör tutmaktan daha iyi yollar vardır. Ancak, flaşörü bir lazerle değiştirin ve “birini” bir zebrafish (zebra balığı) ile değiştirdiğinizde, işler şaşırtıcı derecede ilginç hale geliyor.
Ancak, ışık sinyalinin kulaktan geçerek kalp atış hızını nasıl etkilediği, Çin’deki Guangzhou Üniversitesi’nden fizikçi Xiaoshuai Liu’ya göre biraz daha karmaşık bir hikaye.
O ve meslektaşları tam olarak bunu başarmışlar – ve bu, kulağa geldiği kadar inanılmaz.
“İnsanlar ışık ve ses düşündüğünde, genellikle ışığı görme ve sesi duyma ile ilişkilendirirler; bu, görünüşte doğal bir eşleşmedir. Ancak, sesin fiziksel ilkesini takip ettiğimizde, titreşimin temel bir olgu olduğunu görürüz,” diye Liu ScienceAlert’a açıklıyor.
“Kalp atış hızını kontrol etme fikri, geleneksel müzik terapisinden esinlenildi. Ritmik seslerin kalp ritmini etkileyebildiği düşünüldüğünde, ‘Işık müziği’ oluşturmak ve kalp atış hızını düzenlemek mümkün müydü?’ sorusu ortaya çıktı.”
Bir kulak, hassas yapılarla donatılmış karmaşık ve narin bir organdır; bu yapılar, küçük titreşimleri algılayabilir. Çoğu omurgalıda, bu yapılardan biri de otolithlerdir – kalsiyum karbonat kristallerinden oluşan, taş benzeri yapılar.
Ses veya hareket, bu yapıların hareket etmesine neden olur; bu da kulaktaki duyusal hücreleri uyarır. Ses tek başına bir nesneyi fiziksel olarak hareket ettirebilen tek şey değildir. Yıllardır, bilim insanları “optical tweezers” (optik cımbız) adı verilen bir teknikle çok küçük nesneleri manipüle etmektedirler. Bu teknik, radyasyon basıncını kullanarak, çok küçük nesnelerin itilmesine veya hareket ettirilmesine olanak sağlayan fiziksel bir kuvvet uygular.
Zebrafish larvalarının kulaklarında bulunan otolithler oldukça küçüktür.
Daha da önemlisi, bu yapıların hareketi, balığın ses ve hareketi algılama biçiminin bir parçasıdır. Bu durum, onları manipüle etmek için tasarlanmış bir araç için ilgi çekici bir hedef haline getirmiştir. Eğer bir optik cımbız, herhangi bir sesin kulağa ulaşmadan otolith’i hareket ettirebilirse, araştırmacılar duyma sürecindeki ilk adımı atlatabilirler.
“İlk motivasyonumuz, ışığı görme ve sesi duyma arasındaki geleneksel ilişkiyi aşmak ve organizmaların ‘ışıktan anlamalar’ olasılığını araştırmak oldu,” diye Liu açıklıyor.
“Geleneksel düşüncenin dışına çıktığımızda, salınımlara neden olabilecek her strateji, sesin eşdeğerini oluşturabilir.”
Bu nedenle, deneyi gerçekleştirdiler.
Optik cımbızları kullanarak, yaşayan zebrafish larvalarının otolithlerini hareket ettirirken beyin aktivitesini görüntülediler. Bu uyarılma, işitsel bölgelerdeki aktivasyonu tetikledi; bu da mekanik hareketin balığın işitsel devreleri tarafından işlendiğini gösterdi.
Peki, bu balığın “ışıktan anlaması” anlamına mı geliyor? Bu sorunun cevabı biraz daha karmaşık.
“Antik Çin filozofu Zhuangzi bir zamanlar ‘Sen balık değilsin, balığın neşesini nasıl bilebilirsin?’ demişti,” diye Liu belirtiyor. “Benzer şekilde, zebrafishlerle bilinçli olarak iletişim kurarak onların ‘ışıktan anlamalarını’ doğrulayamayız.”
“Antik Çin filozofu Zhuangzi bir zamanlar ‘Sen balık değilsin, balığın neşesini nasıl bilebilirsin?’ demişti,” diye Liu belirtiyor. “Benzer şekilde, zebrafishlerle bilinçli olarak iletişim kurarak onların ‘ışıktan anlamalarını’ doğrulayamayız.”
Araştırmacılaryapabilecekleritek şey, işitsel merkezlerdeki sinir aktivitesinin önemli ölçüde arttığını tespit etmektir.
Ancak bu da her şey değil.
Araştırmacılar ayrıca, bir balığın otolith’ini hareket ettirdiklerinde kalp atış hızının arttığını gözlemlediler.
Bir deneyde, dinlenmeyen bir kalbin atış hızı yaklaşık 2 atım/saniye iken, uyarılma sırasında bu hız yaklaşık 2.7 atım/saniyeye yükseldi; ardından uyarılmanın durmasıyla birlikte kalp atışı yavaşça normale döndü.
Araştırmacılar, optik cımbızların hassas kontrol imkanı sayesinde, otolith salınımlarını yaklaşık %50 oranında artırabildiler.
Dahası, araştırmacılar optik cımbızları kullanarak, otolith’in hareketini hassas bir şekilde kontrol ederek, müziğe karşılık gelen desenleri yeniden oluşturabildiler. Salınımların genliğini, frekansını ve zamanlamasını değiştirerek, ses yüksekliği, perde ve ritim gibi özellikleri taklit edebildiler.
Bu gözlemler araştırmayı yeni bir yöne taşıdı.
“Işıkla müzikal uyarıcılar oluşturabildiğimiz ve kalp atış hızını etkileyebildiğimiz için, bu yaklaşımın anormal kardiyak ritimleri düzeltmek için de kullanılıp kullanılmayacağını merak ettik,” diye Liu ScienceAlert’a açıklıyor.
“Bu düşünce bizi, ilaç kaynaklı aritmileri düzeltme deneyleri yapmaya yöneltti.”
Araştırmacılar, zebrafish larvalarında üç farklı türde anormal kalp ritmi oluşturmak için ilaçlar kullandılar; ardından optik olarak oluşturulan müzikal uyarıcıları uyguladılar.
Yavaş kalp atış hızına sahip balıklarda, uyarılma kalbi normale yakın bir hıza getirdi. Üst ve alt odaların senkronizasyonunu kaybetmiş balıklarda, yedi hayvanın altısında normal koordinasyon yeniden sağlandı.
Ve kalp atışları anormal duraklamalarla kesintiye uğramış balıklarda, yedi hayvanın beşinde normal ritimler geri döndü.
Daha da şaşırtıcı bir şekilde, bazı iyileşmeler uyarılmanın sona ermesinden sonra bile devam etti.
“Bizi en çok şaşırtan sonuç, bu yaklaşımın sadece kalp atış hızını düzenlemekle kalmayıp aynı zamanda ilaç kaynaklı patolojik aritmileri de düzeltebilmesidir,” diye Liu açıklıyor.
“Tamamen optik bir uyarının, işitsel yol aracılığıyla verilmesiyle, hastalık modelinde normal kardiyak ritmin yeniden sağlanması, başlangıçtaki beklentilerimizi aştı ve gelecekteki terapötik uygulamalar için heyecan verici olasılıklar sunabilir.”
Bu olasılıklar elbette henüz gerçekleşme aşamasında. Liu, bu çalışmayı “çok önleyici bir kavramsal gösteri” olarak tanımlıyor; sinirsel sinyallerin kalp ritmindeki değişiklikleri nasıl oluşturduğu hala belirsiz ve bu yaklaşımın daha büyük hayvanlarda işe yarayıp yaramayacağı henüz araştırılmadı.
“Bu çalışmayı kesin bir cevap olarak değil, optik, işitsel nörobilim ve kardiyak fizyoloji arasındaki yeni bir alanı keşfetmeye davet olarak görüyoruz,” diye ScienceAlert’a açıklıyor.
Bulgular
dergisinde yayınlanmıştır.
Bu makale
tarafından doğrulanmış ve
tarafından düzenlenmiştir. Sürecimizle gurur duysak da, biz de sadece insanlarız. Eğer bir hata fark ederseniz,
[[LINK_
Kaynak: ScienceAlert
