Beynin kalbi etkilediğini herkes bilir. Stresli düşünceler, bazen o kadar derin bir kuvvetle kalbin çarpmasına neden olabilir ki, insanların bunu duyabileceğinden endişeleniriz. Anksiyete, atriyal fibrilasyonun düzensiz atılımını tetikleyebilir. Daha aşırı ve daha nadir durumlarda, bir şoktan kaynaklanan duygusal çalkantılar (sevilen birinin ölümü, kanser teşhisi, yoğun bir tartışma) kalp krizini taklit eden bir sendromu tetikleyebilir.

Güçlü sinyaller kalpten beyne giderek algılarımızı, kararlarımızı ve zihinsel sağlığımızı etkiler ve kalp karşılık verirken yalnız değildir. Diğer organlar da beyne, bilim adamlarının yeni yeni keşfetmeye başladığı şekillerde gizemli sinyaller gönderiyor. Biyolojimizi ve davranışlarımızı anlamaya çalışan vücut çapında bir bakış açısı nispeten yenidir ve geride birçok büyük, temel soru bırakır. Pittsburgh Üniversitesi’nden sinir bilimci Peter Strick, beyin-beden etkileşimlerinin karmaşıklığının “sadece onların organizasyonu hakkındaki bilgisizliğimizle eşleştiğini” söylüyor.

Kalp, diğer organlar ve beyin arasındaki ilişkileri keşfetmek yalnızca büyüleyici bir anatomi değildir. Vücudumuzun içinden gelen sinyalleri nasıl algıladığımız ve kullandığımıza dair daha derin bir anlayış (iç algılama adı verilen büyüyen bir alan), kaygı gibi bozukluklar için yeni tedavilere işaret edebilir. Paris’teki Ecole Normale Supérieure’den bilişsel sinir bilimci Catherine Tallon-Baudry, “İç dünyayla etkileşimlerin muhtemelen dış dünyayla etkileşimler kadar önemli olduğunu unuttuk” diyor. Çoğunun farkında olmadığımız bu içsel sinyaller, en büyük bilimsel bilmecelerden birine, yani insan bilincini yönlendiren şeye dair ipuçları bile taşıyabilir.

Beyindeki hücre grupları kalp üzerinde mükemmel bir kontrol sağlar. Tallon-Baudry ve meslektaşlarının 2019’da Journal of Neuroscience‘da bildirdiğine göre, beynin bazı bölgelerinde 3 sinir hücresinden 1’inden fazlası kalbin ritmini etkiliyor. Beynin bu bölgelerinden biri olan entorhinal korteks, hafıza ve yön bulmadaki rolüyle ünlüdür. Bu iki işin (dünyada fiziksel olarak hareket etmek ve kalp atış hızını etkilemek) aynı nöronlara düşmesi mantıklıdır; Bir koşu yolunu görme ve kalbi koşmaya hazırlama görevleri birbiriyle bağlantılıdır.

Beyin kalbe patronluk taslar. Ancak hikayenin tamamı bu değil; yakını bile değil. Bilim insanları, kalpten gelen bilginin beynimize ve davranışlarımıza da hakim olabileceğini buluyorlar. Her kalp atışı beyne küçük bir sinyal görevi görür. Bu bir elmayı görmeye ya da bir şarkının ilk notasını duymaya benzer bir olaydır. Ancak bu dış olaylardan farklı olarak kalp atışı sinyalleri vücudun içinden gelir. Beyin bu iç sinyalleri algılar. Her kalp atışı, bilim adamlarının kalp atışı ile uyarılan yanıt veya HER olarak adlandırdığı güvenilir ve ölçülebilir bir sinirsel reaksiyonu tetikler.

Tallon-Baudry ve meslektaşları, her ne kadar kalbin başlattığı bu sinirsel uğultu yalnızca içeride olsa da, dış dünyada gördüklerimizi etkileyebileceğini buldu. 17 kişiyle yapılan bir araştırmada kalpten gelen mesajların görme yeteneğini keskinleştirdiği görüldü. Beynin belirli bölgeleri kalp atışına güçlü bir şekilde tepki vererek büyük bir HER oluşturduğunda, insanların kırmızı bir noktanın etrafında soluk gri çizgiler görme olasılığı daha yüksekti. Araştırmacıların 2014 yılında Nature Neuroscience dergisinde yayımladığı rapora göre, HER zayıfladığında insanların çizgileri görme olasılığı daha düşüktü.

Kalpten gelen sinyallerin de hafızada rol oynadığı görülüyor. Laboratuvar deneylerinde insanlara ekranda kısa kelimeler gösterildi. Sinir bilimci Sarah Garfinkel ve meslektaşlarının 2013 yılında Psycophysiology dergisinde bildirdiğine göre, kalp kasılırken (sistol adı verilen bir sıkışma aşaması) bir kelime ortaya çıktığında, insanların daha sonraki hafıza testlerinde kelimeyi unutma olasılıkları daha yüksekti.

Kalbin sezgileri, karar vermeyi ve duyguları etkileyebileceğine dair ipuçları var. Örneğin, kalplerinin ritmini daha iyi hissedebilen insanlar, duygusal görüntülere, kalp atışlarını daha kötü hisseden insanlara göre daha yoğun tepki verdi. Bu sonuçlar ve diğerleri, beynimizin dünyayı anlamlandırmamıza yardımcı olmak için kalpten gelen bilgileri (ve belki de diğer iç algısal farkındalığı) alıp kullandığı yönündeki umut verici olasılığı öne sürüyor. Ancak insanlardan elde edilen bulgular genellikle korelasyona dayalıdır. Bu etkilere kalp atışlarının mı sebep olduğunu yoksa aynı anda mı meydana geldiğini bilmek zordu.

Fareler üzerinde yakın zamanda yapılan bir araştırma bu sorunu beklenmedik bir şekilde çözdü. Deney, kısmen Stanford Üniversitesi’nden sinir bilimci Karl Deisseroth tarafından geliştirilen, nöron davranışını ışıkla kontrol edebilen güçlü bir tekniğe dayanıyordu. Optogenetik olarak adlandırılan yöntem, hücreleri elektriksel bir uyarıyı ateşlemeye zorlamak için ışığın belirli dalga boylarını kullanır. Biyomühendis Ritchie Chen, Deisseroth’la birlikte farelerin kalp atışlarını son derece hassas bir zamanlamayla kontrol etmek için bu tekniği kullandı. San Francisco’daki Kaliforniya Üniversitesi’nden Chen, “Belirli bir hücreye hiç dokunmadan hedef alabiliyoruz” diyor.

Farelerin giydiği kumaş yeleğin içinden gönderilen her ışık parıltısıyla, kalp karıncıklarındaki kaslar kasılıyor ve kan kalpten vücuda fışkırıyor. Chen, “Bu gerçekten hassas kalp kasılmalarının, deriden iletilen ışıkla uyandırıldığını görmek inanılmaz derecede heyecan vericiydi” diyor.

Araştırmacılar daha sonra kalpleri hızla atan farelerin beyinlerini ve davranışlarını incelediler. Yapay olarak hızlı bir kalp atışının fare davranışını her zaman etkilemediğini öğrenmek ekibi şaşırttı. Bazı durumlarda fareler bunu fark etmemiş gibi görünüyordu. Ancak tehlikeyle karşılaştıklarında (vahşi ortamda farelerin yırtıcı hayvanlara karşı savunmasız olacağı açık bir alan veya şok yaratabilecek bir yudum su) fareler, kalpleri hızla çarpmaya zorlandığında, kalpleri hızlı atmaya zorlandığında daha endişeli davrandılar.

Chen, çarpan bir kalbin “paniği tetikleyen bu ilkel devre olmadığını” söylüyor. Fareler, bir eylem planına varmak için kalplerinden gelen sinyallerle çevrelerinden gelen sinyalleri birleştiriyorlardı. “Ve bu bizim için heyecan vericiydi çünkü bu, işin içine beynin dahil olduğu anlamına geliyordu.” Daha sonraki deneyler beyinde önemli bir oyuncunun olduğunu ortaya çıkardı: insula. Beynin her iki tarafında bulunan insan insulasının duygularda, iç duyularda ve acıda rol oynadığı gösterilmiştir. Ekip, farelerin insulasındaki nöron aktivitesinin kapatılmasının, hızlı atan kalbin davranış üzerindeki etkisini susturduğunu buldu.

Tallon-Baudry, “Kalbi bu şekilde manipüle edebilmek” diyor. “Çok daha incelikli olan ve kaygıyla hiç ilgisi olmayabilecek şeylere bakmanın her türlü yolunu açıyor.” Optogenetiğin hassas kontrolü, araştırmacıların kalbin algılar, kararlar ve hafıza üzerindeki etkisini (düşünen, hatırlayan ve hisseden bir kişinin dünyayı nasıl deneyimlediğini şekillendiren temel özelliklerden bazıları) araştırmasına yardımcı olabilir.

Chen’in çalışmasında sinyallerin kalpten insulaya ve ötesine nasıl taşındığı net değil. “Beyin ve vücut arasındaki devrelerin ayrıştırılmasının henüz başındayız” diyor. Yine de bilim insanları, sinyallerin kalpten beyne giderken izleyebileceği yollardan bazılarını biliyor. Ders kitabı versiyonu şuna benzer: Kalp karıncıklarındaki kaslar kasılır ve kanı dışarı atar. Aort da dahil olmak üzere yakındaki kan damarlarındaki hücreler değişimi algılar ve bunu sinirlere iletir. Bu sinirlerden biri, beyne giden, kalp atış hızı, sindirim ve nefes almayla ilgili mesajlar gönderen başıboş bir otoyol olan vagus siniridir. Bilgi beyne ulaştığında, bilinmeyen yollarla noktadan noktaya sıçrar. Tallon-Baudry, bu biyolojik papatya zincirleri hakkındaki bilgimizin ne yazık ki eksik olduğunu söylüyor. “Hikâyenin tamamını elde etmek o kadar kolay değil.”

Pittsburgh Üniversitesi’nden sinirbilimci Strick de aynı yakınmayı paylaşıyor: “Organlarla konuşan sinirler var, organlar da beyinle konuşuyor ama bağlantı şeması hakkında hiçbir şey bilmiyoruz”, bunların nasıl ve nerede olduğu. Bazı önemli bilgiler aslında değiş tokuş ediliyor ve bu kaçırılması gereken önemli bir şey. “Kim kimi sürüyor diyebilirsiniz. Ama biz bundan çok daha ilkeliz. Elimizde bir bağlantı şeması yok” diyor.

Kablolamanın kapsamını belirlemenin bir yolu, her şeyden önce kuduz virüsünü içerir. Yıllar önce Strick, virüsün alışılmadık numarası sayesinde virüsü beyindeki ve vücuttaki hücre bağlantılarını izlemek için kullanabileceğini fark etti: Kuduz virüsü nörondan nörona, mesaj alıcısından mesaj göndericisine geriye doğru sıçrayabilir. Floresan bir molekül taşımak üzere tasarlandığında virüs, bir hayvandaki tüm sinir devrelerini aydınlatabilir.

Strick ve meslektaşlarının mide ve böbrek gibi çeşitli organlar ve beyin üzerinde yaptığı da budur. Bulduğu en ilgi çekici bağlantılardan bazıları, acil durumlarda savaş ya da kaç hormonlarını pompalayan adrenal bezler ile belirli beyin bölgeleri, özellikle de kasları kontrol eden sinir bölgeleri arasındadır. Strick’in de kalple yapmak istediği şey budur. Şu ana kadar bir maymundan elde edilen verilere tek bir bakış attı. Strick, “Başarılı bir kalp enjeksiyonumuz var ve veriler muhteşem” diyor. “Serebral korteksin kalbi kontrol eden bölgeleri akıllara durgunluk veriyor. “Strick, bu ön sonucun daha fazla hayvanda doğrulanması gerektiğini vurguladı. Bu yolları takip etmek, şüphesiz var olan anatomik bağlantıları aydınlatacaktır. Strick ve meslektaşları, bağışıklık sisteminin dalak ve pankreası da dahil olmak üzere vücudun daha fazlasını keşfetmeye hevesli.

Ancak başka bir proje, kalpten beyne atlayan bir kısayol olasılığını gündeme getirdi ve bu, tesadüfen keşfedildi. Almanya’daki Regensburg Üniversitesi’nden sinir bilimci Veronica Egger ve meslektaşları, kokuları işleyen sinir hücreleri arasındaki bağlantıları merak ediyorlardı. Ekip, bu hücrelerin davranışına daha iyi bakmak için son derece basit bir sistemi seçti: Beynin kokuları işleyen bir parçası olan farenin koku alma soğanı ve ona besin sağlayan tek kan damarı. Deneyde yapay bir pompa, sıvıyı kabın içine gönderdi.

Deney endişe verici bir sinyal verdi: sinir hücrelerinde pompa tarafından yaratılmış gibi görünen ritmik, kolektif aktivite. Egger, “Her sinir bilimci pompa eserlerini bilir ve onlardan nefret eder” diyor. Ancak bu sinyalin yapay olmadığı ortaya çıktı. Bu gerçek bir anlaşmaydı. Bir yürüyüş sırasında Egger, keşfe yol açan bir içgörüyle karşılaştı. Belki de nöronların pompanın neden olduğu basıncı doğrudan algıladıklarını düşünüyordu.

Bu doğrudan algılama hücresel bir olasılıktır. Kaliforniya, La Jolla’daki Scripps Research’te Howard Hughes Tıp Enstitüsü Araştırmacısı olan sinir bilimci Ardem Patapoutian, insanlar dahil birçok hayvanda bulunan PIEZO1 ve PIEZO2 adı verilen mekanik sensörlerin keşfi nedeniyle 2021 yılında Nobel Ödülü almıştı. Hücre zarlarının içinde bulunan ve üç kanatlı pervanelere benzeyen bu sensörler, derin bir nefes sonrasında akciğerlerin şişmesi, dolu mesanenin esnemesi ve damar içinde hareket eden kanın basıncı gibi basınç değişikliklerini algılayabiliyor.

Koku alma soğanındaki nöronlar üzerinde duran bu sensörler, pompanın sıvıyı ne zaman ittiğini tespit ediyor olabilir. Egger ve meslektaşları sistemi analiz ettiğinde nöronların aslında pompadaki basınç değişikliklerine tepki verdiğini buldular. Daha sonraki deneyler, farelerin beynindeki damarlardan geçen kanın, başka yerlerdeki sinir hücrelerinin ateşleme aktivitesini de etkilediğini ortaya çıkardı. Buna hafızayla ilgili olan hipokampus ve prefrontal korteks de dahildi.

2 Şubat Science dergisinde anlatılan bu etkiler çok büyük değil; Egger bunların oldukça incelikli olduğunu söylüyor. “Bunu daha önce görmedik çünkü bu çok zayıf bir etki.” Yine de etki, bu kemirgenlerin beyinlerindeki nöronların parmaklarının vücudun gerçek nabzı üzerinde olduğunu gösteriyor; bu, kalpten gelen sinirler aracılığıyla seyahat etmesi gerekmeyen anlık bir sinyaldir.

Egger, “İnsan beyninin bunu yapması son derece muhtemel” diyor, ancak bunun gösterilmesi gerekiyor. Ayrıca beynin bu nabız bilgisiyle ne yapabileceği ya da vücudun iç durumunu ölçmek için nasıl kullanılabileceği de belirsiz. “Beynin bu hızlı yola neden ihtiyaç duyduğu tamamen bilinmiyor” diyor. “Sadece bunun olacağını biliyoruz.”

Koku alma soğanındaki yapraklar üzerinde bu sensörler dururken, pompanın sıvıyı ne zaman ittiğini tespit ediyor olabilir. Egger ve meslektaşları sistemi analiz ettiklerinde aslında pompadaki basınçlara tepki analizleri buldular. Daha sonraki programlarda, farelerin beyindeki damarlardan geçen kanın, diğer hücrelerdeki sinir patlama parçalarını de ayırmasını ortaya çıkardı. Buna hafızayla ilgili olan hipokampus ve prefrontal korteksler de dahildi.

2 Şubat Science dergisinde anlatılan bu etkiler çok büyük değil. Egger bunların oldukça incelikli olduğunu söylüyor. “Bunu daha önce görmedik çünkü bu çok zayıf bir etki.” Yine de etki, bu kemirgenlerin beyinlerindeki yaygın parmakların vücudunun gerçek nabzı üzerinde olduğunu gösteriyor; bu, kalpten gelen sinyaller aracılığıyla seyahat etmesi gerekmeyen bir sinyaldir.

Egger, “İnsan beyninin bunu yapması son derece muhtemel” diyor, ancak bunun ortaya çıkması gerekiyor. Ayrıca beynin bu nabız bilgisiyle ne kullanabileceğinizi ya da bilgilerinizi alabileceğiniz için nasıl kullanılabileceği de belirsizdir. “Beynin bu hızlı yola neden ihtiyaç duyulduğu tamamen bilinmektedir” diyor. “Sadece bunun miktarı artıyor.” Ve HER’nin sesini kişinin soluk bir ızgara görüp görmediğine bağlayan çalışmayı hatırlıyor musunuz? İnsanların ızgarayı algılamasının gözlerle ve görsel sistemle büyük ölçüde ilgili olduğunu ancak bunun aynı zamanda bir perspektife, yani bir bakış açısına da bağlı olduğunu söylüyor. Ancak algı aynı zamanda kişinin vizyonu deneyimlemesini, yorumlamasını ve bu bakış açısına sahip olmasını da gerektirir; basit cümledeki “ben”, “görüyorum.”

Sadece kalpten değil, aynı zamanda akciğerlerden, mideden, kaslardan, deriden ve daha fazlasından gelen interoseptif sinyaller, kişinin benlik duygusunu – onların “ben”ini, bilinçli, farkında bir varlık olarak kimliğini yaratmaya yardımcı olabilir. görüş açısından. Tallon-Baudry ve meslektaşları geçen yıl Nature Neuroscience’da kalpten, akciğerlerden ve mideden gelen ritmik sinyallerin beyinde nasıl birleştiğini anlattılar. Bu inceleme aynı zamanda benlik duygusunun içsel vücut sinyallerine dayandığı fikrini de geliştirdi.

Bir vücut ve atan bir kalp, guruldayan bir mide ve dolan akciğerler olmasaydı beyin başıboş kalırdı. Biz de görerek, duyarak ve dokunarak dünyayı dolaşıyoruz. Hayatta kalmak için seçimler yaparız. Belki de bilincin gerçek büyüsü, her ne kadar gizemli olsa da, kalp ile beynin, dış dünya ile iç dünyanın kombinasyonlarından kaynaklanmaktadır.

kaynak:https://www.sciencenews.org/article/heart-brain-mental-health

Çağlayan Taybaş
www.sinirbilim.org/kalbin-akil-sagligi-uzerindeki-etkisi

görsel

ileri okuma:

Heart-brain connections: Phenotypic and genetic insights from magnetic resonance images