«Кипит наш разум»: почему мозг жжет так много энергии?

Человеческий мозг поглощает в 10 раз больше энергии, чем любой другой участок нашего тела. Даже когда мы отдыхаем, 20% нашей энергии расходуется на поддержание работы этого аппарата. Об этом сообщает Би-би-си.
Более того, у пациентов в коматозном состоянии «мертвый» мозг продолжает потреблять уйму энергии, заставляя нейрологов гадать, куда же уходит вся эта прорва. И похоже, что разгадку нашли исследователи из Корнеллского университета во главе с биохимиком Тимоти Райном, и кроется она в крошечном пожирателе энергии, скрывающемся в наших нейронах.
Когда один нейрон передает сигнал другому, это происходит через синапс — точку соединения или небольшой зазор между ними. Сначала пресинаптический нейрон посылает в конец своего хвоста-аксона, ближайшего к зазору, так называемые синаптические везикулы — маленькие мембранные пузырьки, которые всасывают нейротрансмиттеры из нейрона и выполняют функцию «конвертов», в которых передается информация.
Там эти везикулы-«конверты» «стыкуются» с клеточной мембраной и выпускают нейротрансмиттеры в синаптический зазор.
Оказавшись там, трансмиттеры подключаются к рецепторам уже постсинаптического нейрона, продолжая таким образом передачу сигнала.
Весь этот процесс весьма энергозатратен, а нервные окончания не в состоянии вместить достаточно энергетических молекул, поэтому для передачи электрохимических импульсов им приходится самим синтезировать такие молекулы.
Все это объясняет повышенный расход энергии во время активной работы мозга, но почему же тогда даже в состоянии отдыха ему требуется так много энергии?
Как выяснили ученые в ходе экспериментов, даже когда нервные окончания не передают никаких сообщений, крошечный «насос», выталкивающий из везикул протоны и засасывающий на их место нейротрансмиттеры, никогда не останавливается. Грубо говоря, он подтекает, и даже когда синаптические везикулы полны нейротрансмиттеров (почтовый ящик переполнен письмами, которые пока некуда отправлять), они продолжают терять протоны (да кто их там считает!)
«Учитывая огромное количество синапсов в мозгу человека и присутствие сотен везикул в каждом из нервных окончаний, скрытые метаболические затраты на быстрое возвращение синапсов в состояние готовности к передаче новых сигналов выливаются в огромные энергетические затраты и ведут к огромным запросам и огромной зависимости мозга от метаболизма», — делают вывод авторы исследования, отмечая при этом, что их работа далека от завершения. К примеру, они пока не могут с уверенностью сказать, все ли типы нейронов в равной степени остро реагируют на нехватку энергии, и можно ли как-то сохранить их при кислородном или сахарном голодании мозга.
«Наше открытие помогает понять, почему человеческий мозг так чутко реагирует на прекращение или ослабление питания, — поясняет Тимоти Райан, и если мы научимся безопасно снижать энергетическиве затраты мозга и замедлять его метаболизм, то переоценить пользу от практического применения таких знаний будет очень трудно».