在精力紧张的时候,大脑会启动应急发电机
人类的大脑只占我们体重的2%,但却消耗了20%的身体能量预算来驱动神经元之间的通信。有压力的环境会对这种能量供应造成压力,而这种代谢状态的破坏,即使是短暂的,也会严重破坏大脑的认知功能。
在研究秀丽隐杆线虫时,耶鲁大学的研究人员发现了一个紧急情况能源“发电机”,在能量紧张时,在需要的地方快速组装,为突触功能提供动力。
“能源需求神经元细胞生物学和神经科学副教授丹尼尔·Colón-Ramos说,他的研究成果发表在《柳叶刀》杂志上神经元.
神经元活动引起突触能量需求的变化,突触是神经元之间的接触和交流点。这些能量需求必须在局部得到满足,以维持突触功能和大脑活动。主要的能量来源是被称为线粒体的微型细胞“发电厂”,它们四处穿梭以满足局部的能量需求。然而,有时即使是线粒体也无法跟上神经元中观察到的能量需求的反复变化。
研究人员发现,糖酵解蛋白是存在于所有活细胞中的古老酶,它们在能量生产过程中协同工作,在整个细胞中被动员起来,从而产生一个应急发电机。
这些被称为糖酵解代谢物的产生物的存在已经被假设了几十年,但从未在生物体或神经元中被观察到。与线粒体不同的是,所有产生能量的成分都整齐地组织在稳定的结构中,糖酵解代谢的成分是细胞质的,这意味着它们分散在整个细胞中。
Colón-Ramos说:“在所有动物的神经系统中,神经系统中的信息流动是有代价的,而货币就是能量。”“我们认为糖酵解代谢是一种自我组装的能量生成器,它允许神经元在需要的时间和地点产生局部能量,在灯熄灭前为神经功能提供动力。”