Bilim İnsanları Dinlenirken Bile Beynin Neden Enerji Tükettiğini Açıkladı
Beyin, diğer organlardan daha fazla enerji tüketir ve dinlenirken yakıt alımımızın ortalama %20’sini tüketir.
İnsan sinir biliminin en büyük gizemlerinden biridir: neden büyük ölçüde aktif olmayan bir organ bu kadar çok güce ihtiyaç duymaya devam ediyor?
Yeni bir çalışma, bu sorunun cevabının nöronlarımızın içinde saklanan küçük ve gizli bir yakıt avcısına bağlı olduğunu söylüyor.
Bir beyin hücresi başka bir nörona sinyal verdiğinde, bunu bir sinaps veya aralarındaki küçük bir boşluk aracılığıyla yapar. İlk olarak pre-sinaptik nöron kuyruğunun sonuna sinapsa en yakın olan bir demet vezikül gönderir. Bu veziküller daha sonra nöronun içinden nörotransmitterleri emerler ve postalanması gereken mesajları tutan ‘’Zarflar’’ gibi davranırlar.
Bu doldurulmuş zarflar daha sonra nöronun en ucuna taşınır, burada membrana kenetlenir ve kaynaşırlar. Nörotransmitterlerini sinaptik boşluğa bırakırlar.
Buraya geldikten sonra bu vericiler ‘’Post-sinaptik’’ hücredeki reseptörlere bağlanır ve böylece mesaja devam eder.
Bu temel süreçteki adımların, özellikle vezikül kaynaşması söz konusu olduğunda, önemli bir miktarda beyin enerjisi gerektirdiğini zaten biliyoruz. Sinapsa en yakın sinir uçları(Terminaller) yeterli enerji moleküllerini depolayamaz, bu da beyindeki elektriksel mesajları iletmek için onları kendi başlarına sentezlemeleri gerektiği anlamına gelmektedir. Bu yüzden aktif bir beynin enerji tüketmesi mantıklıdır. Fakat sinirsel ateşleme sustuğunda ve vezikül zara kenetlenmediğinde bu sisteme ne olur? Organ neden gücü yutmaya devam ediyor?
Bunu anlamak için araştırmacılar, sinir terminalleri üzerinde, aktif ve inaktifken sinapsların metabolik durumunu karşılaştıran birkaç deney tasarladılar.
Yazarlar, sinir terminalleri ateşlenmediğinde bile sinaptik veziküllerin yüksek metabolik enerji ye ihtiyaç duyduğunu buldular.
Protonları vezikülden dışarı itmekten ve böylece nörotransmitterleri emmekten sorumlu olan pompa hiç durmuyor gibi görünüyor ve çalışması için sabit bir enerji akışı gerektiriyor.
Aslında bu gizli pompa, deneylerde istirahat halindeki sinapsın metabolik tüketiminin yarısından sorumluydu.
Araştırmacılar, bunun nedeninin bu pompanın sızdırma eğiliminde olmasına bağlıyor. Bu nedenle sinaptik veziküller halihazırda nörotransmitterlerle dolu olsalar ve nöron inaktif olsa bile pompaları aracılığıyla sürekli protonları dışarı saçarlar.
Yazarlar, ‘’İnsan beynindeki çok sayıda sinaps ve sinir terminallerinin her birinde yüzlerce sinir veziküllerinin varlığı göz önüne alındığında, sinapsları ’Hazır’ bir durumda hızlı bir şekilde geri döndürmenin bu gizli metabolik maliyeti presinaptik enerji pahasına gelir ve yakıt harcaması, muhtemelen beynin metabolik taleplerine ve metabolik kırılganlığına önemli ölçüde katkıda bulunur.’’ sonucuna vardılar.
Farklı nöron türlerinin bu kadar yüksek metabolik yüklerden nasıl etkilenebileceğini anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var çünkü hepsi aynı şekilde tepki vermeyebilir.
Örneğin beyindeki bazı nöronlar, enerji kaybına karşı daha savunmasız olabilir ve bu habercileri oksijen veya şekerden yoksun olduklarında bile korumamıza neden izin verdiğini anlayabilir.
New York’taki Weill Cornell Medicine’den biyokimyacı Timothy Ryan bu çalışmayla ilgili olarak şu açıklamayı yaptı: ‘’Bu bulgular, insan beyninin, yakıt kaynağının kesilmesine veya zayıflamasına karşı neden bu kadar savunmasız olduğunu daha iyi anlamamıza yardımcı oluyor. Bu enerji tüketimini güvenli bir şekilde azaltmanın ve böylece beyin metabolizmasını yavaşlatmanın bir yolu olsaydı klinik olarak çok etkili olabilirdi.’’
Yazan: Nazlıcan GÜVENOĞLU
Bir yanıt bırakın