لماذا يحتاج الدماغ إلى كل هذه القوة؟
لماذا يحتاج الدماغ إلى كل هذه القوة؟

فيديو: لماذا يحتاج الدماغ إلى كل هذه القوة؟

Отличия серверных жестких дисков от десктопных
فيديو: في عمق الدماغ - futuris 2023, كانون الثاني
Anonim

تظهر دراسة جديدة لماذا يستنزف الدماغ الكثير من طاقة الجسم.

لماذا يحتاج الدماغ إلى كل هذه القوة؟
لماذا يحتاج الدماغ إلى كل هذه القوة؟

من الثابت أن الدماغ يستخدم طاقة أكثر من أي عضو بشري آخر ، وهو ما يمثل ما يصل إلى 20 في المائة من إجمالي مساحة الجسم. حتى الآن ، يعتقد معظم العلماء أنها تستخدم الجزء الأكبر من تلك الطاقة لتغذية النبضات الكهربائية التي تستخدمها الخلايا العصبية للتواصل مع بعضها البعض. لكن تبين أن هذا ليس سوى جزء من القصة.

تشير دراسة جديدة نُشرت في Proceedings of the National Academy of Sciences USA إلى أن ثلثي ميزانية طاقة الدماغ تُستخدم لمساعدة الخلايا العصبية أو الخلايا العصبية على "إطلاق" أو إرسال الإشارات. ومع ذلك ، يتم استخدام الثلث المتبقي فيما تشارك فيه الدراسة يشير المؤلف وي تشين ، اختصاصي الأشعة في كلية الطب بجامعة مينيسوتا ، إلى "التدبير المنزلي" أو صيانة صحة الخلية.

توصل الباحثون إلى استنتاجاتهم بعد تصوير الدماغ باستخدام التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي (MRS) لقياس إنتاجه من الطاقة أثناء تحولات النشاط. يقول تشين إن هذه التقنية ، التي كانت موجودة منذ ثلاثة عقود وتستخدم لتتبع نواتج التمثيل الغذائي في الأنسجة المختلفة ، يمكن أن تثبت أنها مفيدة ذات يوم في اكتشاف عيوب الدماغ أو لتشخيص الأورام أو السلائف للأمراض التنكسية العصبية (مثل مرض الزهايمر وباركنسون). مبكرا.

استخدم تشين وزملاؤه MRS على وجه التحديد لتتبع معدل إنتاج الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، المصدر الأساسي للطاقة الخلوية ، في أدمغة الفئران. تستخدم MRS آلة تصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) مبرمجة لالتقاط عناصر معينة من الجسم - في هذه الحالة ، ذرات الفوسفور الثلاث في كل جزيء ATP. هدفهم: تحديد ما إذا كان إنتاج ATP مرتبطًا بنشاط الدماغ عن طريق قياس الطاقة المنفقة خلال المستويات المختلفة من الوعي.

من المؤكد أن مستويات ATP تختلف باختلاف نشاط الدماغ. لاحظ الفريق أنه عندما تم إقصاء فئران المختبر ، أنتجت جزيئات ATP أقل بنسبة 50 في المائة مما كانت عليه عندما تم تخديرها بشكل خفيف. وجدت في الحيوانات الأكثر يقظة والتي تغذي وظائف الدماغ الأخرى. يتكهن أن ثلث ATP المنتج في أدمغة مستيقظة تمامًا يستخدم لوظائف التدبير المنزلي ، تاركًا الباقي لأنشطة أخرى.

يقول تشين: "قوة التدبير المنزلي مهمة للحفاظ على أنسجة المخ حية ، وللعمليات البيولوجية العديدة في الدماغ" ، بالإضافة إلى المحادثات العصبية. يتم تمرير ذرات الصوديوم والكالسيوم والبوتاسيوم (أو الأيونات) المشحونة باستمرار عبر أغشية الخلايا ، بحيث يمكن للخلايا العصبية إعادة الشحن لإطلاق النار. يوفر ATP الطاقة اللازمة لهذه الأيونات لاجتياز أغشية الخلايا. يقول تشين إنه لا بد من وجود طاقة كافية للحفاظ على توازن أيوني مناسب داخل الخلايا وخارجها ؛ إذا انحشر الكثيرون بالداخل ، فقد يتسبب ذلك في حدوث تورم ، مما قد يؤدي إلى تلف الخلايا ويؤدي إلى سكتات دماغية وحالات أخرى.

يقول إن الفريق استخدم منذ ذلك الحين MRS لدراسة متطلبات الطاقة لدماغ القطة ، والتي قالوا إنها قفزت أيضًا عندما تم تحفيز القطة بصريًا. التالي: البشر ، الذي يقول تشين أن الباحثين يأملون في دراسته "قريبًا جدًا".

شعبية حسب الموضوع