Ну очень активный орган: почему мозгу требуется так много энергии
Вы наверняка замечали, что в пору умственного напряжения вам жутко хотелось есть. Не зря студенты постоянно что-то жуют, как и работники многих компаний. Недавно ученые выяснили, что наш мозг потребляет 20% всей энергии, нужной для работы организма. Получается, чтобы хорошо работать головой, нужно много есть.
Мозг — самый энергозатратный орган
Исследователи выделил в мозге специальные «мешочки» с энергией и назвали их везикулами. Именно они передают между клетками мозга важные сообщения, а для этого нужны постоянные запасы сил. В плане энергозатрат мозг считается самым «дорогим» органом, он постоянно электрически активен, даже когда человек спит.
Электрические сигналы между нейронами идут постоянно, поэтому мозгу необходима подпитка. Даже люди, находящиеся годами в коме, нуждаются в количестве энергии, достаточной для работы везикул. Если ее будет недостаточно, первым в организме откажет именно мозг. Его электрическая активность огромна, но требует очень много энергии, получаемой человеком с пищей.
Уникальная особенность везикул
Ученые уже много лет занимаются изучением синапсов — соединений в мозге, где между собой «общаются» нейроны. Они и запускают те самые «мешочки» везикулы, заполненные сообщениями на химическом уровне. Специалисты уже и раньше знали, что активным синапсам энергии требуется много. Но теперь выяснилось, что они потребляют ее даже в неактивном состоянии.
Причиной послужили «дырявые» везикулы. Они постоянно пропускают через себя протоны, а синапсы «фаршируют» их нейротрансмиттерами. Это топливо для мозга, его электрогенератор. Даже неактивные синапсы приводят везикулы в рабочее состояние с помощью особых белков-транспортеров, умеющих менять форму, чтобы помещать внутрь них нейротрансмиттеры.
Даже после заполнения везикул эти белки-транспортеры продолжали видоизменяться, выплевывать протоны, требуя пополнения запасов энергии организмом. Мы чувствуем это на бытовом уровне — нам хочется есть. Так мозг посылает сигналы, что энергии не хватает для его эффективной работы. Чем больше мозговая активность, тем сильнее чувство голода.
Результаты исследования будут полезны людям
Хотя исследования проводились на крысах, механизм использования энергии мозгом у нас с ними очень схож. У грызунов те же участвующие механизмы, тоже есть везикулы и синапсы, и наполнение их энергией такое же, как у людей. Хотя наш мозг сильно эволюционировал и развился, он также увеличил свою энергопотребляемость.
Результаты исследования могут открыть нам новые возможности. Только представьте свой разгон на автомобиле на холостом ходу, если бы была возможность не жечь при этом много топлива. Неэффективное использование энергии в таком случае было бы ценой поддержания активных синапсов мозга наготове.
Исследование может помочь в клинической практике, привести к лучшему пониманию отдельных заболеваний, при которых мозгу недостает топлива для нормальной работы. Речь идет о болезни Паркинсона, например. В этом случае мозг как та самая машина на холостом ходу, у которой поврежден бензопровод. Научившись его быстро "чинить", ученые решат одну из главных проблем современной медицины.