علت مصرف بالای انرژی توسط مغز حتی در زمان استراحت چیست؟

مغز انسان تا ده برابر بیشتر از بقیه بدن انرژی مصرف می‌کند و به‌طور متوسط ۲۰ درصد سوخت مصرفی ما را در زمان استراحت می‌بلعد. 

حتی در حالتی که شخصی در کما است و یا اصطلاحا مرگ مغزی شده، تنها دو تا سه برابر انرژی کمتری توسط مغز مصرف می‌شود. این مسئله یکی از اسرار بزرگ علوم اعصاب انسان است: چرا یک اندام عمدتا غیرفعال همچنان به انرژی زیادی نیاز دارد؟ حالا یک مطالعه جدید از حضور یک انرژی‌خوار کوچک در نورون‌های مغزی ما خبر می‌دهد.

هنگامی که یک سلول مغز سیگنالی را به نورون‌ دیگری ارسال می‌کند، این کار را از طریق یک «سیناپس» و یا اصطلاحا یک شکاف کوچک در میان خودشان انجام می‌دهد.

ابتدا، نورون پیش سیناپسی دسته‎‌ای از «وزیکول‌ها» را به انتهای دم خود، نزدیک‌ترین قسمت به سیناپس می‌فرستد. سپس این وزیکول‌ها، انتقال دهنده‌های عصبی را از درون نورون می‌مکند و به نوعی مانند پاکت‌هایی عمل می‌کنند که پیام‌هایی را که نیاز به ارسال پستی دارند، نگهداری می‌کنند.

این پاکت‌های پر شده سپس به لبه نورون منتقل می‌شوند، جایی که آن‌ها به غشاء متصل می‌شوند و انتقال‌دهنده‌های عصبی خود را در شکاف سیناپسی آزاد می‌کنند.

هنگامی که به این مرحله رسیدیم، این فرستنده‌ها به گیرنده‌های سلول «پس سیناپسی» متصل می‌شوند و در نتیجه انتقال پیام را ادامه می‌دهند.

ما از قبل می‌دانیم که مراحل این فرآیند اساسی به مقدار قابل توجهی انرژی نیاز دارد، به خصوص هنگامی که صحبت از همجوشی وزیکول باشد. پایانه‌های نزدیک به سیناپس نمی‌توانند مولکول‌های انرژی را ذخیره کنند. به عبارت دیگر باید آن‌ها را سنتز کنند تا پیام‌های الکتریکی در مغز هدایت شوند.

بنابراین منطقی است که یک مغز فعال انرژی زیادی مصرف می‌کند. اما در هنگام خواب چه اتفاقی برای سیستم می‌افتد؟

برای پاسخ به این سوال دانشمندان آزمایش‌های متعددی را انجام دادند. آن‌ها دریافتند حتی زمانی که انتقال پیام عصبی صورت نمی‌گیرد، وزیکول‌ها نیاز به مقادیر زیادی انرژی دارند. پمپی که مسئول مکیدن انتقال‌دهنده‌ها است، هرگز استراحت نمی‌کند و به یک جریان ثابت انرژی نیاز دارد.

با توجه به تعداد زیاد سیناپس‌ها در مغز انسان و وجود صدها پایانه که هریک نیاز دائمی به انرژی دارند، هزینه سوخت مصرفی حتی در حالت خواب نیز افزایش می‌یابد.

دانشمندان عقیده دارند که این ممکن است تنها یکی از روش‌های مصرف انرژی مغز در خواب باشد. آن‌ها همچنین علاقه‌مندند به مطالعه انواع مختلف نورون‌هایی بپردازند که با شیوه‌های متفاوت پاسخ‌دهی در این فرآیند، میزان انرژی متفاوتی را مصرف می‌کنند.