Kodėl mūsų smegenys sunaudoja tiek daug energijos? Atsakymas į tai gali padėti geriau suprasti Alzheimerio ir kitas ligas

Kai kurių žinduolių smegenys yra didesnės ir turi daugiau nervinių ląstelių arba neuronų nei žmonių, todėl neaišku, kaip išsivystė išskirtinis mūsų gebėjimas kritiškai mąstyti ir bendrauti pasitelkiant kalbą.

Miuncheno technikos universiteto (Vokietija) profesorius Valentinas Riedlis su kolegomis aiškinosi, ar supratimas, kaip mūsų smegenys naudoja energiją, galėtų padėti paaiškinti mūsų sudėtingą pasaulio suvokimą.

Tam jie padarė 30 žmonių smegenų nuotraukas, kad nustatytų, kaip gerai neuronų generuojami elektriniai signalai įvairiose organų srityse sinchronizuojasi su signalais likusioje smegenų dalyje. Jie taip pat naudojo pozitronų emisijos tomografijos metodą, kad nustatytų, kiek cukraus kaip energijos šaltinio naudoja skirtingos smegenų sritys.

„Mes jau žinojome, kiek iš viso smegenys sunaudoja energijos, tačiau kaip ši energija pasiskirsto įvairiose smegenų srityse, nebuvo žinoma, – sako V.Riedlis.

Kaip ir tikėtasi, tyrėjai nustatė, kad smegenų regionai, kurių signalų modeliai buvo labiau sinchronizuoti su likusiomis smegenimis, paprastai sunaudodavo daugiau energijos. Tačiau smegenų išorinio sluoksnio srities regionai, susiję su skaitymu, atmintimi ir problemų sprendimu, sunaudojo vidutiniškai 67 proc. daugiau energijos, palyginti su kitais smegenų regionais, susijusiais su judėjimu ir aplinkos pajautimu.

„Tie regionai, kurie sunaudoja daug energijos, palyginti su tuo, kiek jie susiję, yra regionuose, kurie labiausiai išsiplėtė žmonių evoliucijos metu, – pasakoja V.Riedlis. – Tai rodo, kad šie regionai galėjo atlikti svarbų vaidmenį atsirandant sudėtingam pasaulio suvokimui“.

Komanda taip pat nustatė, kad šie daug energijos reikalaujantys smegenų regionai dalyvauja reguliuojant cheminių medžiagų, tokių kaip dopaminas, serotoninas ir noradrenalinas, kurios padeda integruoti informaciją didelėse smegenų srityse, kiekį.

„Šios cheminės medžiagos randamos ir kituose gyvūnuose, įskaitant kitus primatus ir peles, tačiau gali būti, kad žmonės turi daugiau energijos reikalaujančių smegenų sričių, kurios jas kontroliuoja, nei kiti gyvūnai“, – sako mokslininkas.

Atlikus tolesnius tyrimus, šie rezultatai galėtų padėti geriau suprasti kai kurias su smegenimis susijusias ligas. „Kaip dabar žinome, yra tam tikrų regionų, kurie tam tikriems sudėtingiems procesams sunaudoja daugiau energijos, galbūt tai yra regionai, kurie lengviau linkę į energijos trūkumą, galintį sukelti Alzheimerio ligą ar depresiją“, – teigia V.Riedlis.

„Tai labai įdomus tyrimas, kuris rodo, kad smegenys skirtinguose regionuose ir tinkluose turi skirtingą energijos poreikį, – sako Davidas Geary iš Misūrio universiteto (JAV). – Energijos sąnaudų skirtumai ypač įdomūs, nes jie ryškūs tose smegenų srityse ir sistemose, kurios labiausiai skiriasi nuo kitų primatų“.

Tyrimas skelbiamas „bioRxiv“.

Parengta pagal „New Scientist“.