Zinātnieki beidzot ir atklājuši, kāpēc smadzenes patērē tik daudz enerģijas pat miera stāvoklī

(mr.suphachai praserdumrongchai/iStock/Getty Images)

Cilvēka smadzenes patērē līdz pat 10 reizēm vairāk enerģijas nekā pārējais ķermenis, ēdot 20 procenti no mūsu vidēji patērētās degvielas, kad mēs atpūšamies.

Pat komā esošiem pacientiem, kuri tiek uzskatīti par 'smadzeņu mirušiem', smadzenes patērē tikai divas līdz trīs reizes mazāk enerģijas.

Tas ir viens no lielākajiem cilvēka neirozinātnes noslēpumiem: kāpēc lielākoties neaktīvam orgānam joprojām ir nepieciešams tik daudz enerģijas?



Jauns pētījums sniedz atbildi uz sīku un slepenu degvielas sūcēju, kas slēpjas mūsu neironos.

Kad smadzeņu šūna nodod signālu citam neironam, tā to dara caur sinapsēm vai nelielu atstarpi starp tām.

Pirmkārt, pirmssinaptiskais neirons nosūta pūslīšu ķekaru uz astes galu, kas ir vistuvāk sinapsei. Pēc tam šīs pūslīši iesūc neirotransmiterus no neirona, kas darbojas kā 'aploksnes', kas satur ziņojumus, kas jānosūta pa pastu.

Šīs piepildītās 'aploksnes' pēc tam tiek transportētas uz pašu neirona malu, kur tās 'piestājas' un saplūst ar membrānu, atbrīvojot savus neirotransmiterus sinaptiskajā spraugā.

Nonākot šeit, šie raidītāji savienojas ar “postsinaptiskās” šūnas receptoriem, tādējādi turpinot ziņojumu.

Mēs jau zinām, ka soļi šajā fundamentālajā procesā nepieciešams ievērojams smadzeņu enerģijas daudzums , it īpaši, ja runa ir par pūslīšu saplūšanu. Nervu gali (termināli), kas atrodas vistuvāk sinapsei, nevar uzglabāt pietiekami daudz enerģijas molekulu, kas nozīmē, ka viņiem tās ir jāsintezē pašiem, lai vadītu elektriskos ziņojumus smadzenēs.

Tāpēc ir loģiski, ka aktīvas smadzenes patērē daudz enerģijas. Bet kas notiek ar šo sistēmu, kad nervu šaušana apklust un pūslīši nekad nepiesaistās membrānai? Kāpēc ērģeles turpina smelt spēkus?

Lai to noskaidrotu, pētnieki izstrādāja vairākus eksperimentus ar nervu galiem, kuros salīdzināja sinapses vielmaiņas stāvokli, kad tas ir aktīvs un neaktīvs.

Pat tad, kad nervu gali nedeg, autori atklāja, ka sinaptiskajām pūslīšiem bija augsts vielmaiņas enerģijas pieprasījums.

Šķiet, ka sūknis, kas ir atbildīgs par protonu izstumšanu no pūslīša un tādējādi neirotransmiteru iesūkšanu, nekad neatpūšas. Un tā darbībai nepieciešama vienmērīga enerģijas plūsma.

Faktiski šis 'slēptais' sūknis eksperimentos bija atbildīgs par pusi no miera stāvoklī esošās sinapses vielmaiņas patēriņa.

Tas ir tāpēc, ka šis sūknis mēdz būt noplūdis, saka pētnieki. Tādējādi sinaptiskās pūslīši nepārtraukti izlej protonus caur saviem sūkņiem, pat ja tie jau ir pilni ar neirotransmiteriem un ja neirons ir neaktīvs.

'Ņemot vērā lielo sinapsu skaitu cilvēka smadzenēs un simtiem SV klātbūtni katrā no šiem nervu galiem, šīs slēptās vielmaiņas izmaksas, kas saistītas ar sinapšu ātru atgriešanos 'gatavā' stāvoklī, rodas uz lielas [presinaptiskās enerģijas rēķina. ] un degvielas izdevumus, kas, iespējams, būtiski veicina smadzeņu vielmaiņas vajadzības un vielmaiņas neaizsargātību,” norāda autori. secināt .

Ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai noskaidrotu, kā dažāda veida neironus var ietekmēt tik liels vielmaiņas slogs, jo tie var ne visi reaģēt vienādi.

Piemēram, daži smadzeņu neironi var būt neaizsargātāki pret enerģijas zudumu, un izdomājot, kāpēc mēs varam saglabāt šos vēstnešus, pat ja tiem trūkst skābekļa vai cukura.

'Šie atklājumi palīdz mums labāk saprast, kāpēc cilvēka smadzenes ir tik neaizsargātas pret degvielas padeves pārtraukumiem vai pavājināšanos.' saka bioķīmiķis Timotijs Raiens no Weill Cornell Medicine Ņujorkā.

'Ja mums būtu veids, kā droši samazināt šo enerģijas aizplūšanu un tādējādi palēnināt smadzeņu vielmaiņu, tas varētu būt ļoti klīniski ietekmīgs.'

Pētījums tika publicēts Zinātnes attīstība .

Populārākas Kategorijas: Tech , Daba , Viedoklis , Dabu , Cilvēkiem , Telpa , Vidi , Skaidrotājs , Sabiedrību , Neklasificēts ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.