Узнайте, как мозг потребляет большое количество энергии и как это связано с работой нейронов и астроцитов. Исследования потребления энергии мозгом имеют важное значение для понимания его уязвимости в экстремальных ситуациях и поиска способов сохранения клеток мозга.
Cодержание
Живой организм потребляет большое количество энергии и, как выяснили ученые, самая "прожорливая" его часть - мозг. Он продолжает работать даже в состоянии покоя, когда человек спит, и, по подсчетам, в этом состоянии потребляет в десять раз больше энергии, чем остальная часть тела.
Эта работа продолжается и в случае, если человек впал в кому: "мертвый", казалось бы, мозг потребляет всего в два-три раза меньше энергии, чем в "рабочем" состоянии.
Ученые попытались найти объяснение этому факту, и результаты их исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Работа нейронов и потребление энергии
Большое количество энергии требует, как выяснилось, беспрерывная работа крошечных клеток - нейронов. Именно они передают друг другу сигналы в мозге. Сам процесс передачи информации между нейронами очень сложный и требует большого количества энергии.
Клетки мозга передают сигналы друг другу через специальные промежутки, называемые синапсами. Процесс передачи сигналов начинается с того, что пресинаптический нейрон посылает пучок пузырьков, содержащих нейротрансмиттеры, к концу своего хвоста, ближайшему к синапсу. Затем эти пузырьки всасывают нейротрансмиттеры из нейрона и переносят их к самому краю нейрона, где они "состыковываются" и соединяются с мембраной, высвобождая свои нейротрансмиттеры в синаптическую щель. После этого, нейротрансмиттеры прикрепляются к рецепторам на "постсинаптической" клетке, продолжая передавать сообщение.
Все эти сложные механизмы передачи информации требуют большого количества энергии, особенно при активной работе мозга. Ведь нейронов в мозге миллиарды, и все они выполняют свою функцию. Даже когда мозг находится в состоянии покоя, синаптические пузырьки продолжают всасывать нейротрансмиттеры, что помогает поддерживать метаболические процессы в мозге, необходимые для его нормального функционирования.
Роль нейронов и астроцитов в потреблении энергии
Наиболее активно в энергозависимых процессах мозга участвуют две группы клеток: нейроны и астроциты.
Нейроны - это специализированные клетки, способные генерировать и проводить электрические импульсы. В человеческом мозге содержится около 100 миллиардов нейронов, которые образуют сложные нейронные сети. Нейроны выполняют свою функцию передачи информации и генерации нервных импульсов, что требует большого количества энергии.
Астроциты, или глиальные клетки мозга, играют важную роль в обеспечении нейронов энергией и борьбе с активными формами кислорода и азота. Количество астроцитов в мозге значительно превышает количество нейронов. Они обеспечивают нейроны питательными веществами и поддерживают их функционирование.
См. также
Какие функции выполняет каждый отдел головного мозга?
Эволюционная причина "прожорливости" мозга
Мозг, несмотря на свой относительно небольшой вес (около 2% от массы тела), потребляет значительную долю энергии, поступающей в организм. Это обусловлено двумя основными процессами - затратами энергии на генерацию нервных импульсов и на поддержание нормального функционирования клеток мозга.
Такая "прожорливость" мозга может быть объяснена эволюционными причинами. Интенсивное потребление энергии мозгом обеспечивает его функционирование и выживание организма. Это объясняет, почему мозг продолжает потреблять энергию даже в состоянии покоя или в случае комы.
Исследования потребления энергии мозгом имеют важное значение для понимания его уязвимости в экстремальных ситуациях и поиска способов сохранения клеток мозга. Они помогают раскрыть механизмы, связанные с недостатком энергии, и разработать подходы к поддержанию жизнеспособности мозга в тяжелых условиях.
В целом, мозг использует большое количество энергии для поддержания своей активности и функционирования. Нейроны и астроциты играют важную роль в потреблении энергии мозгом. Понимание этих процессов помогает нам расширить наши знания о мозге и разработать стратегии для его защиты и поддержания его работоспособности.
Источники:
- Science Advances: статья "Energy consumption of the human brain" (https://advances.sciencemag.org/content/7/27/eabi2517)
- Статья "Энергозатраты человеческого мозга" (https://www.nkj.ru/archive/articles/38041/)
- Книга "Автостопом по мозгу. Когда вся вселенная у тебя в голове" Елены Беловой
