根据一项新研究，您的大脑可能正在泄漏……能量，该研究可以解释为什么您的脑袋消耗了保持身体运转所需能量的 20%。
研究人员发现，根据 12 月发表的一项新研究，研究人员发现，在脑细胞之间传递信息的称为囊泡的小囊可能会不断渗出能量，而泄漏可能是大脑随时准备发射的一种权衡。 . 3 在《科学进展》杂志上。
“大脑被认为是一个非常昂贵的器官，”纽约市威尔康奈尔医学院的生物化学教授、资深作者蒂莫西瑞恩说。
科学家们之前假设这种能量吸收与大脑具有电活性这一事实有关，这意味着脑细胞或神经元不断地发射电信号进行交流，这一过程会燃烧大量称为腺苷 5 的能量分子’-三磷酸（ATP）。
但在过去的几十年里，临床研究表明，处于植物人状态或昏迷状态的人的大脑，这意味着脑电活动非常少，仍然消耗了大量的能量，瑞安告诉 Live Science。所以神经科学家面临一个难题：如果电活动没有耗尽大脑中的所有能量，那是什么？
渗漏的囊泡
近年来，Ryan 和他的团队一直在研究大脑中称为突触的连接点，神经元通过发射装有称为神经递质的化学信使的小囊泡来相遇和交流。
他们之前表明活跃的突触会消耗大量能量。但在一项新研究中，他们用毒素使实验室培养皿中的大鼠神经元突触失活，然后测量突触内的 ATP 水平，研究小组意识到，即使神经元没有放电，突触也会消耗大量能量。
为了找出原因，他们敲掉了微小囊泡表面的各种泵，这些泵将神经递质和其他分子进出，从而剥夺了突触的燃料。他们使用荧光显微镜对突触进行成像，并计算出突触燃烧了多少 ATP。
他们发现“质子泵”占静止突触使用的所有能量的 44%。当他们进一步挖掘时，研究人员发现质子泵必须继续工作并燃烧 ATP，因为囊泡总是“泄漏”质子。
不活动的突触准备通过预先用神经递质预先包装这些囊泡来随时启动这些囊泡。
他们在位于囊泡表面的另一个泵的帮助下做到这一点。这种称为转运蛋白的泵会改变形状以在内部携带神经递质，作为交换，它们从囊泡内部获取质子，再次改变形状并将质子吐出囊泡。为了使这个过程起作用，囊泡内部的质子浓度必须高于周围环境。
但研究人员发现，即使在囊泡充满神经递质之后，转运蛋白仍会继续改变形状。尽管它们没有将神经递质带入囊泡，但它们继续吐出质子，需要质子泵继续工作以重新填充囊泡的质子库。
“所以我们发现了它的低效率，”瑞安说。泄漏很小，但如果将数万亿次泄漏加在一起，“即使没有任何电气活动，最终也是一笔相当大的费用”。
瑞安说，这些研究是在实验室中使用大鼠神经元进行的，但在大鼠和人类之间“所涉及的机器非常保守”，因此这些发现很可能也适用于人类大脑。
他说，目前尚不清楚为什么我们的大脑会进化出这种泄漏，但这种容易的形状变化很可能是囊泡快速能够包装神经递质的一种权衡。
他补充说，试想一下，如果您的汽车始终以高转速空转，那么您可以加速多快，但会浪费多少燃料。“也许让突触处于准备状态的代价似乎是对能源的低效利用。”
Ryan 和他的团队希望这些发现不仅有助于对人脑的基本理解，而且有助于临床。例如，这一发现可能有助于更好地了解和治疗某些疾病，例如帕金森氏症，在这些疾病中，大脑可能没有足够的燃料来制造 ATP。
在这种情况下，“你说的是汽车空转 [并且] 你切断了油路，”瑞安说。你“真的会有问题”。
