• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
947
Почему наш мозг так «прожорлив»
Физиология

Почему наш мозг так «прожорлив»

Головной мозг человека тратит больше энергии, чем любой другой орган, даже когда работает на очень «низких оборотах». И недавнее исследование американских ученых позволило установить канал и выяснить причины постоянной «утечки» энергии

Наш головной мозг использует около пятой части всей энергии, потребляемой организмом: энергетические потребности мозговых тканей в среднем в 8–10 раз больше, чем у любых других тканей. Неудивительно, что он крайне чувствителен к недостатку основного метаболического «топлива» – углевода глюкозы.

Даже в состоянии комы, когда мозговая активность практически отсутствует, потребление глюкозы мозгом снижается обычно лишь наполовину от нормы. Верно и обратное: если в крови уровень глюкозы понизится вдвое, человек впадет в коматозное состояние. Даже очень краткие перебои в обеспечении мозга кровью, доставляющей кислород и глюкозу, приводят к серьезным неврологическим нарушениям.

Ранее ученые из Медицинского колледжа Вейля при Корнельском университете (США) выяснили, что такая уязвимость мозга связана с работой синапсов – образований на концах длинных отростков нейронов (аксонов), которые обеспечивают транснейронную передачу информации в виде нервного импульса. Сейчас исследователи доказали, что синапсы активно потребляют энергию даже в неактивных нейронах.

Но вот на что конкретно эта энергия тратится? Дело в том, что передача нервного импульса между нейронами происходит за счет выделения и поглощения специальных веществ – нейромедиаторов. Эти вещества высвобождаются пресинаптической мембраной клетки-«передатчика», а затем воспринимаются постсинаптической мембраной клетки-«приемника».

Сами нейромедиаторы выходят упакованные в специальные контейнеры – синаптические пузырьки. И оказалось, что по своей природе процесс «упаковки» энергетически «дырявый»: из мембраны синаптического пузырька все время идет утечка энергии в виде протонов. А чтобы ее возместить, постоянно работает особый фермент – протонный насос, на что требуется немалая энергия.

Как показали эксперименты, источниками утечки протонов служат белки, доставляющие нейромедиаторы в синаптические пузырьки. Они при этом изменяют свою форму, что и способствует потере протона.

Такой способ работы белков-переносчиков, очевидно, эволюционно выгоден, так как обеспечивает быструю «перезагрузку» нейромедиаторов в нейронах и, соответственно, быструю работу мозга. Однако изменение формы этих белков может происходить даже тогда, когда все пузырьки загружены и синапсы неактивны, например, под действием случайных тепловых колебаний. Соответственно, постоянно идет и утечка энергии. В масштабах одного синаптического пузырька эти энергетические потери невелики, но на уровне мозга в целом они оказываются очень большими.

Так что наш мозг «прожорлив» неслучайно – это плата за полную «боевую готовность», в которой он находится. Но если вдруг удастся научиться безопасно замедлять энергозатратные процессы в синапсах, это увеличит устойчивость мозга к недостатку энергии, что может быть полезно для медицинских целей.

Фото: https://pixabay.com

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!