Ljudski mozak troši u prosjeku 20% energije potrebne za održavanje tijela u stanju mirovanja, što je otprilike 10 više nego što je to potrebno za ostatak tijela.

Pacijentima koji su u komi, i za koje se kaže da proživljavaju moždanu smrt, mozak i dalje troši ogromnu količinu energije, otprilike 2 do 3 puta manje nego pri normalnom funkcioniranju organizma.

Novo istraživanje koje je objavljeno ovoga prosinca u časopisu Science Advances odgovara na pitanje zašto neaktivan organ i dalje troši toliko energije?
 

Komunikacijski signali

Znanstvenici su prethodno pretpostavili da je ovo sisanje energije povezano s činjenicom da je mozak električno aktivan, što znači da moždane stanice, ili neuroni, neprestano ispaljuju električne signale za komunikaciju, pri čemu ovaj proces sagorijeva velike količine energetske molekule poznate kao adenozin 5 '-trifosfat (ATP).

Kada moždana stanica prosljeđuje signal drugom neuronu čini to putem dodirne točke između aksona jedne i dendrita ili aksona druge stanice, takozvane sinapse.

Presinaptički neuron šalje velik broj vezikula na kraj svog aksona, što bliže moguće sinapsi. Potom vezikule usisavaju neurotransmitere iz neurona, ponašajući se kao spremnici u kojima se prenosi važna poruka. Spremnici zatim putuju do samog ruba neurona gdje se spajaju s membranom, oslobađajući pritom neurotransmitere, to jest poruke, u sinapsu. 

Drugim riječima, mozak troši puno energije u procesu slanja informacija. 

 

Zašto mozak troši energiju i kada nije aktivan?

Tijekom posljednjih nekoliko desetljeća, kliničke studije pokazale su da mozak ljudi koji su bili u vegetativnom stanju ili komi, što podrazumijeva minimalnu aktivnost mozga, i dalje troši ogromne količine energije. Koje je objašnjenje?

Kako bi dali odgovor na ovo pitanje, znanstvenici su proveli nekoliko eksperimenata na živčanim završetcima i uspoređivali metaboličko stanje aktivne i neaktivne sinapse. Čak i kada živčani završetci nisu slali poruke, sinaptičke vezikule su i dalje imale visoke zahtjeve za metaboličkom energijom.

Zaključili su da pumpa koja potiskuje protone iz vezikula te usisava neurotransmitere nikada nije u stanju mirovanja, a kako bi funkcionirala potreban joj je kontinuiran dotok velike količine energije.

Istraživanje navodi kako je ta pumpa tijekom provođenja ovoga eksperimenta bila odgovorna za oko 44% sve energije koju koristi sinapsa u stanju mirovanja.

 

Propusne vezikule

Znanstvenici su objasnili da pumpa troši toliko energije jer zna propuštati pa sinaptičke vezikule neprestano izbacuju protone, čak i ako su već pune neurotransmitera i ako neuron nije aktivan.

Također, pretpostavlja se da su neki neuroni u mozgu podložniji gubitku energije, a kada bismo ustanovili razlog toga mogli bismo ih i bolje očuvati.

"Kada bismo imali siguran način da smanjimo ovaj odljev energije i tako usporimo metabolizam mozga, to bi moglo biti vrlo korisno u kliničkom smislu", rekao je biokemičar Timothy Ryan s fakulteta Weill Cornell Medicine u New Yorku.