Beyin dinlenirken bile çok fazla enerjiye ihtiyaç duyar. Şimdi yeni bir araştırma bunun nedenini ilk kez gösteriyor.

New York (ABD). İnsanlarda , beyin vücut ağırlığının sadece yüzde 2’sini oluşturur, ancak enerjinin yüzde 20’sini kullanır. Bunun çoğu, sinir hücrelerinin iletişim kurması için gerekli olan elektriksel ve kimyasal sinyallerden kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, beynin enerji gereksinimleri uyku sırasında ve hatta komada çok az azalır. Weill Cornell Tıp Koleji’ndeki bilim adamları, beynin bu dinlenme aşamalarında neden çok fazla enerjiye ihtiyaç duyduğunu keşfettiler.

Science Advances dergisindeki yayınlarına göre Camila Pulido ve Timothy Ryan liderliğindeki ekip, yüksek enerji talebinden sinapsların sorumlu olduğunu varsaydılar. Bunlar, elektrik sinyallerini kimyasal habercilere dönüştüren ve böylece hücreler arasında bilgi ileten bireysel sinir hücreleri arasındaki geçiş noktalarıdır.

Stoktaki nörotransmitterler

Bireysel beyin hücreleri, bu nörotransmiterleri, bir elektriksel dürtü tarafından serbest bırakılmaları tetiklenene kadar depolar. Daha önce araştırmalar , bu sürecin çok fazla enerji gerektirdiğini ve bu nedenle beynin bir kişinin toplam enerji ihtiyacının büyük bir bölümünü oluşturduğunu zaten göstermişti. Weill Cornell Tıp Koleji’nden bir ekip şimdi ilk kez uyuyan sinaptik veziküllerin enerji gereksinimlerini araştırdı.

Bunu yapmak için, araştırmacılar laboratuvarda beyin hücreleri ve sinapslar geliştirdiler ve dinlenme metabolizmalarını flüoresan işaretleyicilerle incelediler.

Kullanılmadığında bile enerji gereksinimi

Analiz, burada depolanan sinapsların ve keseciklerin, hareketsiz durumdayken bile sürekli olarak enerjiye ihtiyaç duyduklarını gösteriyor. Bunun nedeni, nörotransmitterleri serbest bırakılana kadar tutan küçük keselerin zarlarının tamamen sızdırmaz olmaması ve sürekli olarak proton kaybetmesidir. Yazarlar, “Bu kayıp daha sonra, bu amaç için sürekli olarak ATP tüketen V-ATPase tarafından telafi edilmelidir” diyor.

“Verilerimiz, bu sabit proton akışının, hareketsiz bir sinapsın ATP tüketiminin yaklaşık yüzde 44’ünden sorumlu olduğunu gösteriyor. Beyindeki bu tür sinir uçlarının muazzam sayısı ve bu enerji tüketiminin sabit olduğu gerçeği göz önüne alındığında, bu beyin için önemli bir temel yük anlamına geliyor” diye açıklıyor Pulido. Tahminlere göre beyinde yeni bulgulara göre sürekli enerji ile beslenmesi gereken yüz trilyonlarca sinaps bulunuyor.

“Bu nedenle çalışmamız, beynimizin neden dinlenme halindeyken bile diğer dokulardan çok daha yüksek bazal metabolik hıza sahip olduğuna dair ikna edici bir açıklama sağlıyor. Aynı zamanda, bu sinir uçlarının tedarik darboğazlarına karşı neden bu kadar savunmasız olduğunu da açıklıyor” diyor bilim adamları.