سرانجام دانشمندان کشف کردند که چرا مغز در حالت استراحت نیز، مقدار زیادی انرژی مصرف می‌کند.
در حالت استراحت، مغز انسان تا ۱۰ برابر بیشتر از سایر قسمت‌های بدن انرژی مصرف می‌کند و به طور متوسط ۲۰ درصد سوخت بدنمان را مصرف می‌کند! حتی در بیماران به کما رفته، فقط ۲ تا ۳ برابر انرژی کمتری مصرف می‌شود.
این یکی از رازهای بزرگ علوم اعصاب است: چرا یک عضو عمدتاً غیر فعال به انرژی زیادی برای ادامه فعالیتش نیاز دارد؟
مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که یک عضو سوخت‌گیر کوچک و پنهان در نورون‌های ما، عامل مصرف انرژی در حالت استراحت است.
یک نورون، یک سیگنال را از طریق یک سیناپس یا یک شکاف کوچک، به سمت نورون‌های دیگر ارسال می‌کند.
ابتدا سیناپس اولیه، یک شاخه از وزیکول‌ها را به سمت انتهای نزدیک‌ترین سیناپس می‌فرستد. سپس این وزیکول‌ها نوروترنسمیترها (انتقال‌دهنده‌ی عصبی) را از داخل نورون می‌مکند. در واقع مانند پاکت نامه‌ای که حاوی پیام ارسالی هستند، عمل می‌کنند. سپس این پاکت‌های پر شده به سمت لبه نورون حرکت می‌کنند. لبه نورون جایی است که اصطلاحا در غشا گیر می‌کنند و نوروترنسمیترهای خود را در شکاف سیناپسی رها می‌کنند. هنگامی که به این نقطه می‌رسند، نوروترنسمیترها به گیرنده‌های سلول پس‌سیناپسی متصل می‌شوند و در نتیجه پیام را ادامه می‌دهند.
ما از قبل می‌دانستیم که مراحل این فرايند بنیادی به مقدار قابل توجهی از انرژی مغز نیاز دارد، به خصوص وقتی اتصال وزیکول‌ها در میان باشد.
انتهای رشته عصبی (پایانه‌ها) نزدیک به سیناپس نمی‌توانند مولکول‌های انرژی کافی را ذخیره کنند، به این معنی که باید خودشان به تنهایی آن‌ها را سنتز کنند تا پیام‌های الکتریکی را منتقل کنند.
بنابراین منطقی است که یک مغز فعال مقدار زیادی انرژی مصرف کند. اما چه اتفاقی برای این سیستم زمانی که تیرهای عصبی ساکت می‌شوند (شلیک نمی‌شوند) و وزیکول‌های عصبی گیر نمی‌افتند، می‌افتد؟
برای پاسخ به این پرسش دانشمندان آزمایش‌های زیادی روی پایانه‌های عصبی به منظور مقایسه سطح متابولیک سیناپس‌ها زمانی که فعال و غیرفعال هستند، انجام دادند.
نویسندگان دریافتند حتی زمانی که پایانه‌های عصبی شلیک نمی‌کنند (خاموش هستند)، وزیکول‌های سیناپسی نیاز به انرژی بالایی دارند.
پمپی که مسئول بیرون راندن پروتونها از وزیکول‌ها و در نتیجه مکیدن نوروترنسمیترها داخل سلول‌های عصبی است هرگز استراحت نمی‌کنند و برای کار کردن به یک جریان ثابتی از انرژی احتیاج دارند.
در حقیقت این پمپ پنهان مسئول نیمی از مصرف متابولیک سیناپسی در حال استراحت در آزمایش بود.
محققان می‌گویند علت این امر این است که 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 پر از نوروترنسمیتر باشند و نورون غیرفعال باشد.
نویسندگان نتیجه‌گیری می‌کنند با توجه به تعداد وسیعی از سیناپس‌ها در مغز انسان و حضور صدها وزیکول سیناپسی در هر کدام از این پایانه‌های عصبی، این هزینه پنهان متابولیکی سریع به حالت آماده‌باش برگشتن سیناپس‌ها، به قیمت هزینه‌های بزرگ (انرژی پیش‌سیناپسی) و سوخت تمام می‌شود که احتمالا به طور قابل توجهی به نیازهای متابولیک مغز و آسیب پذیری متابولیکی کمک می‌کند.
البته تحقیقات بیشتری مورد نیاز است تا نشان دهد که چگونه انواع مختلفی از نورون‌ها ممکن است تحت تاثیر بار متابولیک بالایی قرار گیرند، زیرا ممکن است همه آن‌ها به یک شکل پاسخ ندهند.
برای مثال بعضی نورون‌ها در مغز ممکن است در برابر از دست دادن انرژی آسیب پذیرتر باشند و فهمیدن چگونگی آن، به ما اجازه می‌هد این پیام رسان‌ها را حفظ کنیم حتی وقتی که از قند یا اکسیژن محروم هستند.
بیوشیمی‌دان تیبوتی رایان از موسسه پزشکی ویل کرنل در نیویورک می‌گوید: این یافته‌ها به ما کمک می‌کنند تا بهتر بفهمیم که چرا مغز انسان در برابر قطع و یا ضعیف شدن ذخیره سوخت خود آسیب پذیر است.
اگر راهی برای کاهش ایمن تخلیه انرژی و در نتیجه کند کردن متابولیسم مغز پیدا کنیم، از نظر بالینی بسیار تاثیرگذار خواهد بود.
منبع: science alart
نوشته های مرتبط