چرا مغز حتی در حالت استراحت انرژی زیادی مصرف می‌کند؟

مغز انسان تا ۱۰ برابر بیشتر از بقیه بدن انرژی مصرف می‌کند و به طور متوسط ۲۰ درصد از سوخت مصرفی ما را در زمان استراحت مصرف می‌کند. اما علت این پدیده چیست؟

به گزارش مشرق به نقل از ساینس‌الرت، حتی در بیمارانی در کما هستند و گفته می‌شود دچار «مرگ مغزی» هستند، فقط دو تا سه برابر انرژی کمتری توسط مغز مصرف می‌شود. به همین خاطر این مسئله به یکی از اسرار بزرگ علوم اعصاب انسان تبدیل شده است: چرا یک اندام عمدتاً غیرفعال همچنان به انرژی زیادی نیاز دارد؟

یک مطالعه جدید پاسخ این سوال را به سوخت‌گیر کوچک و مخفی که در نورون‌های ما پنهان شده است، نسبت می‌دهد.

هنگامی که یک سلول مغز سیگنالی را به نورون دیگری ارسال می‌کند، این کار را از طریق یک سیناپس یا یک فضای کوچک بین آن‌ها انجام می‌دهد.

بیشتر بخوانید

تاثیرات منفی که کرونا بر مغز می‌گذارد

ابتدا، نورون پیش‌سیناپسی دسته‌ای از وزیکول‌ها را به انتهای دم خود، در نزدیک‌ترین محل به سیناپس، می‌فرستد. این وزیکول‌ها انتقال‌دهنده‌های عصبی را از درون نورون می‌مکند و به نوعی مانند پاکت‌هایی عمل می‌کنند که پیام‌هایی را که نیاز به ارسال پستی دارند، نگه می‌دارند.

این پاکت‌های پر شده سپس به لبه‌ی نورون منتقل می‌شوند، جایی که آن‌ها به غشاء متصل می‌شوند و انتقال‌دهنده‌های عصبی خود را در شکاف سیناپسی آزاد می‌کنند.

پس از رسیدن به اینجا، این فرستنده‌ها به گیرنده‌های سلول «پس سیناپسی» متصل می‌شوند و بدین ترتیب پیام را ادامه می‌دهند.

پیش از این مشخص شده بود که مراحل این فرآیند اساسی به مقدار قابل توجهی از انرژی مغز نیاز دارد، به خصوص وقتی صحبت از همجوشی وزیکول باشد. انتهای اعصاب (پایانه‌های) نزدیک به سیناپس نمی‌توانند مولکول‌های انرژی کافی را ذخیره کنند، به این معنی که باید به تنهایی آن‌ها را سنتز کنند تا پیام‌های الکتریکی را در مغز هدایت کنند؛ بنابراین منطقی است که یک مغز فعال انرژی زیادی مصرف کند. اما زمانی که ارتباط عصبی خاموش شود و وزیکول هرگز به غشاء متصل نشود چه اتفاقی برای این سیستم می‌افتد؟ چرا مغز به مصرف انرژی ادامه می‌دهد؟

برای پی بردن به این موضوع، محققان آزمایش‌های متعددی را روی پایانه‌های عصبی طراحی کردند که وضعیت متابولیک سیناپس را در زمان فعال و غیرفعال مقایسه کردند.

حتی زمانی که پایانه‌های عصبی پیامی انتقال نمی‌دادند، محققان دریافتند که وزیکول‌های سیناپسی نیازهای انرژی متابولیکی بالایی دارند.

به نظر می‌رسد پمپی که مسئول بیرون راندن پروتون‌ها از وزیکول و در نتیجه مکیدن انتقال دهنده‌های عصبی به داخل است، هرگز استراحت نمی‌کند و برای کار کردن به یک جریان ثابت انرژی نیاز دارد.

در واقع، این پمپ «پنهان» مسئول نیمی از مصرف متابولیک سیناپس در حال استراحت در آزمایش‌ها بود.

به گفته محققان، دلیل آن این است که این پمپ تمایل به نشتی دارد. به این ترتیب، وزیکول‌های سیناپسی به طور مداوم پروتون‌ها را از طریق پمپ‌های خود به بیرون می‌ریزند، حتی اگر از قبل مملو از انتقال دهنده‌های عصبی باشند و نورون غیرفعال باشد.

با توجه به تعداد زیاد سیناپس‌ها در مغز انسان و وجود صدها وزیکول در هر یک از این پایانه‌های عصبی، این هزینه متابولیکی پنهان بازگشت سریع سیناپس‌ها در حالت «آماده» به قیمت انرژی اصلی پیش‌سیناپسی تمام می‌شود. هزینه سوخت، که احتمالاً به طور قابل توجهی به نیازهای متابولیکی مغز و آسیب‌پذیری متابولیک کمک می‌کند.

تحقیقات بیشتری لازم است تا بفهمیم چگونه انواع مختلف نورون‌ها ممکن است تحت تأثیر چنین بار متابولیکی بالایی قرار گیرند، زیرا ممکن است همه آن‌ها به یک شکل پاسخ ندهند.

به عنوان مثال، برخی از نورون‌های مغز ممکن است در برابر از دست دادن انرژی آسیب‌پذیرتر باشند، و پی بردن به اینکه چرا می‌تواند به ما اجازه دهد که این پیام‌رسان‌ها را حفظ کنیم، حتی زمانی که از اکسیژن یا قند محروم هستند.

تیموتی رایان، بیوشیمیست از از ویل کورنل مدیسین در شهر نیویورک، می‌گوید: «این یافته‌ها به ما کمک می‌کند بهتر بفهمیم که چرا مغز انسان در برابر قطع یا ضعیف شدن سوخت خود آسیب‌پذیر است. اگر راهی برای کاهش ایمن تخلیه انرژی و در نتیجه کند کردن متابولیسم مغز داشته باشیم، از نظر بالینی بسیار تاثیرگذار خواهد بود.»

منبع: جام جم آنلاین

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
captcha

نظرات

  • انتشار یافته: 4
  • در انتظار بررسی: 0
  • غیر قابل انتشار: 1
  • IR ۲۳:۲۳ - ۱۴۰۰/۰۹/۱۴
    0 0
    صرفنظر از ساختاربیوشیمیایی مغزاصولا برای مغزاستراحتی متصور نیست چرا که فکر از مغز تراوش میکندولحظه ای سکون ندارد.وبیش از نوددرصد این کارکرد مغز زائدمیباشدوتنها راه رهایی انسان توقف این جریان فکری است که عرفا تاکید دارند ودر اشعار مولوی منعکس است که میگوید فکرت از ماضی ومستقبل بود چون از هردو رست مشکل حل شود.یعنی وقتی ذهن انسان در حالت مراقبت قرار گیرد نه به زمان گذشته میرود ونه آینده .واگرما بخواهیم خدارا بشناسیم وعشق واقعی را تجربه کنیم وجامعه ای سالم داشته باشیم تنها راه عملی همین است. جامعه را صرفابا شعارو پند اندرز نمیتوان هدایت کرد
    • DE ۱۴:۵۰ - ۱۴۰۰/۰۹/۱۵
      0 0
      جامعه را صرفابا شعارو پند اندرز نمیتوان هدایت کرد . حالا این که خود شما نوشتی پند بود یا اندرز یا هر دوش ؟
  • IR ۰۷:۱۷ - ۱۴۰۰/۰۹/۱۵
    0 0
    صرفنظر از ساختاربیوشیمیایی مغزاصولا برای مغزاستراحتی متصور نیست چرا که فکر از مغز تراوش میکندولحظه ای سکون ندارد.وبیش از نوددرصد این کارکرد مغز زائدمیباشدوتنها راه رهایی انسان توقف این جریان فکری است که عرفا تاکید دارند ودر اشعار مولوی منعکس است که میگوید فکرت از ماضی ومستقبل بود چون از هردو رست مشکل حل شود.یعنی وقتی ذهن انسان در حالت مراقبت قرار گیرد نه به زمان گذشته میرود ونه آینده .واگرما بخواهیم خدارا بشناسیم وعشق واقعی را تجربه کنیم وجامعه ای سالم داشته باشیم تنها راه عملی همین است.
  • DE ۱۴:۴۸ - ۱۴۰۰/۰۹/۱۵
    0 0
    چرا مغز حتی در حالت استراحت انرژی زیادی مصرف می‌کند؟عجب من فک میکردم وقتی خوابم خواب میبینم مثلا رفتم کوهنوردی بیدار که میشم حسابی گرسنه ام شده شک میکردم واقعا شاید خواب بودم راه افتادم رفتم کوه ولی نگو این مغزه شب که آدمها مخوابند بیداره داره کارهای عقب افتاده روزش رو انجام میده انرژی میخواد.

این مطالب را از دست ندهید....

فیلم برگزیده

برگزیده ورزشی

برگزیده عکس