Miért használ agyunk ennyi energiát az Agence Science-Presse?
Az agy minden szinten
Kezdjük azzal a múlt heti bejegyzéssel, amely felhívta a figyelmet az agy endogén aktivitására, hogy molekuláris szinten kezelje állandóan magas energiaigényét. Valóban, már írtam itt, bár az emberi test súlyának csak 2% -át teszi ki, az agy folyamatosan elfogyasztja a test által felszívódó tápanyag-energia és oxigén körülbelül 20% -át. Ezért a testen messze a legtöbb energiafogyasztó szerv, amint az a fenti képen látható, ahol anyagcsere-aktivitása összehasonlítva a szív és a májéval.
Tudjuk, hogy az agy két fő sejttípust tartalmaz, a neuronokat és a gliasejteket, nagyjából azonos mennyiségben (85 milliárd) mindkettőnél (bár az arányok nagymértékben változnak a figyelembe vett agyi struktúráktól függően). A neuronok azonban agyunk energiafogyasztó ogréi, amelyek az agy energia közel 80% -át fogyasztják. És mit csinálni? Főleg iontranszporterek (vagy "ionpumpák") működtetésére, amelyek transzmembrán fehérjék, amelyek lehetővé teszik bizonyos ionok felszabadulását, mások pedig bejuthatnak az idegsejtbe az elektrokémiai gradiensükkel szemben.
Mivel emlékeznünk kell arra, hogy minden agyi folyamatunk, amelyből gondolatunk származik, elektrokémiai aktivitáson („idegimpulzusokon” vagy „cselekvési potenciálokon”) alapul, amelyek neuronjaink axonjai mentén keringenek, amelyek összetett hálózatokat alkotnak. „connectome”). Idegimpulzust azonban létrehoz a nátriumionok bejutása az idegsejtbe és a káliumionok szinte azonnali felszabadulása, ezáltal létrehozva azt a rövid depolarizációt, amelyet lépésről lépésre továbbítanak, és amelyet cselekvési potenciálnak neveznek. És ha ez a cselekvési potenciál ilyen gyorsan (néhány milliszekundum alatt) bekövetkezhet, az azért van, mert az ionok nagyon gyorsan mozognak és mozognak, amint a megfelelő csatornák kinyílnak a sejtmembránban, elektrokémiai gradiensüket követve. Gyorsan áttérnek a legkoncentráltabb rekeszből a legkevésbé koncentráltra anélkül, hogy ehhez energiabevitelre lenne szükségük.
Miért olyan idegsejtek ilyen energiaigényesek? Egyszerűen azért, mert ha csak ez a folyamat működne, nem sokáig tartana, hogy az elektrokémiai gradiensek az idegmembrán mindkét oldalán egyenlővé váljanak, és lehetetlen lenne minden új idegi impulzus létrehozásának lehetősége. Tehát folyamatosan létre kell hoznia ezeket az elektrokémiai gradienseket úgy, hogy aktívan kiszivattyúzza a nátriumot az idegsejtből és a káliumot, és ez energiát vesz fel! Egyébként nem érdektelen megjegyezni, hogy a fehérje-szivattyú alakjának megváltoztatása munkája végett csak 2013-ban derült ki, amint azt az alábbi első link kifejtette (amely megemlíti azt is, hogy az általunk fogyasztott összes energia 40% -át ezek a szivattyúk, amelyeket szintén nagy mennyiségben találunk az izmainkban).