Vedci konečne zistili, prečo mozog spotrebúva toľko energie, dokonca aj v pokoji

(mr.suphachai praserdumrongchai/iStock/Getty Images)

Ľudský mozog prejedá až 10-krát viac energie ako zvyšok tela 20 percent nášho priemerného príjmu paliva, keď odpočívame.

Dokonca aj u pacientov v kóme, o ktorých sa hovorí, že sú „mozgovo mŕtvi“, mozog spotrebuje len dvakrát až trikrát menej energie.

Je to jedna z veľkých záhad ľudskej neurovedy: prečo do značnej miery neaktívny orgán naďalej vyžaduje toľko energie?



Nová štúdia dáva odpoveď na malý a tajný žrút paliva, ktorý sa skrýva v našich neurónoch.

Keď mozgová bunka odovzdá signál inému neurónu, urobí tak cez synapsiu alebo malú medzeru medzi nimi.

Po prvé, presynaptický neurón vyšle zväzok vezikúl na koniec svojho chvosta, najbližšie k synapsii. Tieto vezikuly potom nasávajú neurotransmitery zvnútra neurónu a fungujú ako „obálky“, v ktorých sú uložené správy, ktoré je potrebné poslať poštou.

Tieto vyplnené „obálky“ sú potom transportované na samý okraj neurónu, kde sa „ukotvia“ a spoja sa s membránou a uvoľnia svoje neurotransmitery do synaptickej medzery.

Keď sú tu, tieto vysielače sa pripájajú k receptorom na „postsynaptickej“ bunke, čím pokračujú v správe.

Už vieme, že kroky v tomto základnom procese vyžadujú značné množstvo mozgovej energie , najmä pokiaľ ide o fúziu vezikúl. Nervové konce (terminály) najbližšie k synapsii nedokážu uložiť dostatočné množstvo molekúl energie, čo znamená, že ich musia syntetizovať samy, aby mohli viesť elektrické správy v mozgu.

Je teda logické, že aktívny mozog spotrebuje veľa energie. Čo sa však stane s týmto systémom, keď neurónová paľba ztichne a vezikula sa nikdy nepripojí k membráne? Prečo orgán naďalej pohlcuje energiu?

Aby to vedci zistili, navrhli niekoľko experimentov na nervových zakončeniach, ktoré porovnávali metabolický stav synapsie, keď je aktívna a keď je neaktívna.

Dokonca aj vtedy, keď nervové terminály nespúšťali, autori zistili, že synaptické vezikuly majú vysoké metabolické energetické nároky.

Zdá sa, že pumpa, ktorá je zodpovedná za vytláčanie protónov z vezikuly, a tým nasávanie neurotransmiterov dovnútra, nikdy nie je v pokoji. A na fungovanie je potrebný stály prúd energie.

V skutočnosti bola táto „skrytá“ pumpa zodpovedná za polovicu metabolickej spotreby pokojovej synapsie v experimentoch.

Vedci tvrdia, že toto čerpadlo má tendenciu byť netesné. Ako také synaptické vezikuly neustále vylievajú protóny prostredníctvom svojich púmp, aj keď sú už plné neurotransmiterov a ak je neurón neaktívny.

„Vzhľadom na obrovský počet synapsií v ľudskom mozgu a prítomnosť stoviek SV na každom z týchto nervových zakončení, tieto skryté metabolické náklady rýchleho návratu synapsií do stavu „pripravenosti“ prichádzajú za cenu veľkej [presynaptickej energie. ] a výdaj paliva, čo pravdepodobne významne prispieva k metabolickým požiadavkám mozgu a metabolickej zraniteľnosti,“ autori uzavrieť .

Je potrebný ďalší výskum, aby sme zistili, ako môžu byť rôzne typy neurónov ovplyvnené takou vysokou metabolickou záťažou, pretože nemusia všetky reagovať rovnakým spôsobom.

Napríklad niektoré neuróny v mozgu môžu byť náchylnejšie na stratu energie a zisťovanie, prečo by nám mohlo umožniť zachovať si týchto poslov, aj keď im chýba kyslík alebo cukor.

'Tieto zistenia nám pomáhajú lepšie pochopiť, prečo je ľudský mozog taký citlivý na prerušenie alebo oslabenie dodávky paliva,' hovorí biochemik Timothy Ryan z Weill Cornell Medicine v New Yorku.

'Ak by sme mali spôsob, ako bezpečne znížiť tento únik energie, a tým spomaliť metabolizmus mozgu, mohlo by to mať klinický vplyv.'

Štúdia bola publikovaná v r Vedecké pokroky .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.