来源：中国生物技术网2022-02-01 09336058

在过去的300万年里，人类大脑的体积增加了约3倍，从人类谱系中的南方古猿450克增加到现代人脑的1400克左右；但是体型没有太大变化。这意味着大脑是人体内代谢最快的器官，但也是一个脆弱的代谢器官，因为能量的可获得性会迅速影响认知功能和神经末梢。一般来说，人脑在供能方面的安全阈值非常小。比如血糖水平下降20%左右，就会出现严重的神经后果。

在过去的300万年里，人类大脑的体积增加了约3倍，从人类谱系中的南方古猿450克增加到现代人脑的1400克左右；但是体型没有太大变化。

这意味着大脑是人体内代谢最快的器官，但也是一个脆弱的代谢器官，因为能量的可获得性会迅速影响认知功能和神经末梢。一般来说，人脑在供能方面的安全阈值非常小。例如，当血糖水平下降约20%时，将会出现严重的神经后果。再举一个例子，当人脑缺氧4到5分钟时，就会发生脑死亡。

因此，人的大脑通常消耗的能量是身体其他部位的10倍，休息时平均也消耗20%的能量。即使对于被称为“脑死亡”的昏迷患者，大脑消耗的能量状态仍然保持。

这也是人类神经科学最大的谜团之一，那就是为什么一个基本不活动的器官仍然需要这么多能量？

最近，在《Science Advances》发表的一项研究中，美国国立卫生研究院(NIH)的研究人员锁定了隐藏在我们神经元中的能量“消耗池”的答案。

众所周知，当一个神经元与另一个神经元通信时，信息是通过突触之间的间隙传递的。

首先，突触前神经元将一束囊泡发送到其尾部离突触最近的部分。接下来，这些小泡从神经元中吸收神经递质。这个功能有点像一个“信封”，里面装着要邮寄的信件。

然后，这些“字母”被运送到神经元的边缘，在那里它们与细胞膜融合，并向突触间隙释放神经递质。一旦到达“目的地”，神经递质将与突触后神经元上的受体相连，从而继续其传递信息的工作。

这一基本过程的步骤已被证明需要大量的大脑能量，尤其是当涉及囊泡融合时。因为离突触最近的神经末梢不能储存足够的能量分子，这意味着它们必须自己合成能量分子才能在大脑中传递电信息。

因此，一个活跃的大脑消耗大量能量是有道理的。然而，当神经发射进入静止状态，即囊泡不与细胞膜融合时，这个系统会发生什么？大脑会继续消耗能量吗？

为了找出这个问题，研究人员设计了几个神经末梢的实验来比较突触活跃和不活跃时的代谢状态。

他们发现，即使神经末梢没有放电，突触小泡池也有很高的代谢能量需求。负责将囊泡质子推出池外并吸入神经递质的囊泡质子泵似乎从未停止，因此它需要源源不断的能量才能工作。

研究人员还发现，这个隐藏的泵负责静息突触一半的代谢消耗。

令人惊讶的是，因为这个泵在漏水。因此，即使突触囊泡池中充满了神经递质，神经元处于静止状态，突触囊泡池也会不断泵出质子。

考虑到人脑中有大量的突触，每个神经末梢都有数百个突触小泡，而快速回到“就绪”状态的突触所隐藏的代谢成本是以消耗能量为代价的，这很可能会大大增加大脑的代谢需求和代谢脆弱性。

研究人员表示，需要进一步研究来收集不同类型的神经元如何受到如此高的代谢负担的影响，因为它们可能会以不同的方式做出反应。(100yiyao.com)

版权声明

本网站标注“来源：百医网”或“来源：bioon”的文字、图片、音视频资料均属于百医网网站版权所有。未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将承担责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：百医网”。其他来源的文章均为转载。本网站所有转载都是为了传递更多信息。转载不代表本网站的立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户在随时阅读、评论、分享百医网APP。请扫描二维码下载-