Kalp Atışının Arkasındaki Fizik

Kalbin atarken odacıklarının boyutunu izlemek isteyen araştırmacılar, kardiyovasküler manyetik rezonans görüntüleme yöntemiyle sürecin arkasında hidrolik kuvvetler olduğunu göstermeyi başardı...
Görsel Telif: Oleksandr Lysenko / Shutterstock.com

Konu kalp atışı gibi evrensel bir gerçek olduğunda, bilim insanlarının bunun altında yatan bilimi çok iyi anladıklarını düşünebilirsiniz. Fakat yüzyıllar boyunca kalbimizin çalışmasını sağlayan fizik, araştırmacıların meraklı gözlerinden saklanabilmiştir. Pompalama fikri mantıklı gelse de, şu ana kadar kimse kalbin nasıl kanla dolduğunu tamamıyla açıklamayı başaramamıştır. 03 Mart 2017 tarihinde Scientific Reports`da yayımlanan çalışmada, bu sorunun cevabını bir fizik yasasıyla açığa çıkarmayı başardı.

Bilgilerimizi tazelemek gerekirse, kalplerimiz kabaca büyük bir insan yumruğu boyutundadır ve dört farklı odacıktan oluşmuştur. Üstteki iki tanesi kulakçık ve alttaki iki tanesi ise karıncık olarak adlandırılır.

Oksijensiz kan sağ karıncıktan kalbi terk eder ve akciğerlere doğru ilerler, ardından oksijenli kan olarak sol kulakçıktan kalbe tekrar döner.

Bu oksijenli kan ise vücuda oksijen sağlamak için sol karıncıktan dışarı pompalanır, ardından sağ kulakçıktan tekrar kalbe geri döner.

Şimdiye kadar bir sorun yok. Bilim insanları bu sürece aşina olmalarına rağmen, bunun nasıl ve neden olduğu konusu pek açık değildir. Hangi fiziksel süreç, bu karıncıkların kanla dolmasını sağlamaktadır?

İsveç’teki KTH Kraliyet Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar, kalbin atarken odacıklarının boyutunu izleyebilmek için kardiyovasküler manyetik rezonans görüntüleme adı verilen bir yöntem kullandı ve sürecin arkasında hidrolik kuvvetler olduğunu göstermeyi başardı. Hidrolik kuvvetler, araba frenleri ve forkliftlerin de çalışmasını sağlamaktadır.

Harika olan şey, sadece vücudumuzdaki önemli süreçlerden birine yeni bir bakış kazanmamız değil; ayrıca bu keşif kalp hastalıklarına yönelik yeni tedavi yöntemlerine giden yolu açabilir.

Peki, bu gerçeği şimdiye kadar nasıl çözemedik?

Çünkü yıllar boyunca, bilmecenin sadece bir kısmını anlayabildik. Biyologlar, kalp kas hücrelerindeki titin adlı bir proteinin elastik enerji sağlayıp, karıncıkların kanla dolmasına yardımcı olarak bir kaynak gibi davrandığını biliyorlardı. Fakat bu kaynak davranışı, tek başına kalbin aniden kanla dolmasını tek başına açıklayamıyordu.

Fizik yasalarını kullanan ekip, kalbin diyastol aşamasında, yani sağlıklı kalplerde karıncıkların kanla dolduğu aşamada odacıkların boyutunu ölçmek için kardiyovasküler manyetik rezonans görüntülemeye başvurdu. Bu da onların fizik yasalarına göre kalbin odacıklarının fiziksel modellerini (tıpkı bir piston gibi) yapmalarına ve neler olduğunu açıklamalarına olanak sağladı. Kalbin genişlemesi sırasında sol karıncığı dolduran pik itici kuvvetin % 10 ile % 60 arasındaki bir kısmının, kalp kaslarının gevşemesi ile bir ilgisinin olmadığını buldular. Konunun özü hidrolik kuvvetti, yani sıvıların bir yüzeye uyguladığı basınç.

Hidrolik kuvvet, araba frenleri ve forkliftlerin de çalışmasını sağlayan kuvvettir ve Pascal Prensibi’ne göre işler. Kalpte, bu kuvvet kalbin odacıklarının boyutlarının birbirleriyle olan ilişkisiyle ortaya çıkar. Yukarıdaki kulakçıklar, kalbin genişlemesi sırasında aşağıdaki karıncıklardan daha küçüktür. Ve ekip, bu nedenle iki odacık arasındaki kapakçığın açılmasıyla, kanın basıncı dengelemek amacıyla karıncığa doğru itildiğini göstermiş oldu.
Bunu, aşağıdaki videoda (ve balon ile yapılan kullanışlı bir gösterimde) görebilirsiniz:

Konu kalp bozuklukları olunca, pek çok hastanın, bu kalbin genişleme veya dolma aşamasıyla ilgili problemleri vardır. Araştırma göre, bu sorunlar genellikle büyümüş kulakçıklarla birlikte görülmekte. Bu yeni araştırma sayesinde, kulakçıkların karıncıklarla oranla daha da büyümesinin, hidrolik kuvveti ve kalbin kanla dolma yeteneğinin azaldığını biliyoruz. Çalışmanın en çok odaklandığı kısımlardan birisi, kalp hatalarındaki karıncıkların işlevi. Araştırma ekibi, birbirlerine göre boyutlarını bulmak amacıyla kulakçıkların ve karıncıkların büyüklüklerini ölçmek tanı ve tedavinin önemli bir parçası olabilir.

Bu sadece tek bir makale ve kalbin işleyişi ve bozulmasına yönelik bakışımızı tamamıyla değiştirmeden önce daha çok gözlem yapılması gerekiyor. Fakat yine de, bedenimizdeki temel süreçlere dair hala çözülecek gizemler olduğunu bilmek güzel.

Kaynak ve İleri Okuma

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv