LJUDSKI mozak troši do 10 puta više energije od ostatka tijela, "proždirući" u prosjeku 20 posto energetskog unosa kada se odmaramo.
Čak i kod pacijenata koji su u komi, za koje se kaže da proživljavaju moždanu smrt, mozak i dalje troši veliku količinu energije, samo dva do tri puta manje nego inače.
To je jedan od velikih misterija neuroznanosti - zašto neaktivan organ i dalje zahtijeva toliko snage? Nova studija je izgleda konačno dala odgovor na to pitanje.
Proces slanja informacija
Kada moždana stanica prosljeđuje signal drugom neuronu, čini to putem sinapse, odnosno dodirne točke između aksona jedne stanice i dendrita ili aksona druge. Što je akson, odnosno kako izgledaju dijelovi živčane stanice, možete vidjeti na slici dolje.
Prvo predsinaptički neuron šalje hrpu vezikula na kraj svog anksona, najbliže sinapsi. Vezikule zatim usisavaju neurotransmitere iz neurona, ponašajući se kao omotnice u kojima se prenosi važna poruka.
Te "omotnice" zatim putuju do samog ruba neurona, gdje se spajaju s membranom, oslobađajući pritom neurotransmitere (poruku) u sinapsu. Već od prije znamo da ovaj proces zahtijeva znatnu količinu energije.
Zašto mozak u mirovanju troši puno energije?
No, što se događa s ovim sustavom kada živčana aktivnost utihne? Zašto onda mozak i dalje nastavlja trošiti veliku količinu energije?
Kako bi to shvatili, znanstvenici su proveli nekoliko eksperimenata na živčanim završetcima i uspoređivali metaboličko stanje aktivne i neaktivne sinapse. Čak i kada živčani završetci nisu slali poruke, sinaptičke vezikule su i dalje imale visoke zahtjeve za metaboličkom energijom.
Naime, izgleda da pumpa koja stoji iza potiskivanje protona iz vezikula i usisavanja neurotransmitera nikada ne miruje te da je za njezin rad potreban stalan dotok energije.
Ta pumpa je, tijekom provođenja eksperimenata, bila kriva za polovicu metaboličke potrošnje sinapse u stanju mirovanja, piše Science Alert.
Pumpa koja propušta
Znanstvenici su objasnili da je razlog tome to što ta pumpa zna propuštati pa sinaptičke vezikule neprestano izbacuju preko njih protone, čak i ako su već pune neurotransmitera i ako neuron nije aktivan.
Neki neuroni u mozgu su vjerojatno podložniji gubitku energije te bi bilo dobro ustanoviti tome razlog kako bismo ih mogli što dulje očuvati, čak i ako su lišeni kisika ili šećera.
"Pomoću ovakvih otkrića možemo bolje razumjeti zašto je ljudski mozak toliko ranjiv u situacijama prekida ili slabe opskrbe energijom", rekao je biokemičar Timothy Ryan s fakulteta Weill Cornell Medicine u New Yorku.
"Kada bismo imali siguran način da smanjimo ovaj odljev energije i tako usporimo metabolizam mozga, to bi moglo biti vrlo korisno u kliničkom smislu", dodao je.
Istraživanje naziva Synaptic vesicle pools are a major hidden resting metabolic burden of nerve terminals objavljeno je u časopisu Science Advances.