Мозок має високий попит на енергію і дуже чутливо реагує на дефіцит кисню. У цьому сенсі нейробіологи з університету імені Людвіга Максиміліана, що у Мучічі, вперше досягли безпосередньо співвідносять споживання кисню з активністю певних нервових клітин.

потрібно

Мозок вимагає непропорційно великої кількості енергії порівняно з масою тіла. Ця енергія генерується головним чином, аеробними метаболічними процесами, які споживають значну кількість кисню. Тому концентрація кисню в мозку є важливим параметром, який впливає на функцію нервових клітин та гліальних клітин.

Тим не менше, скільки споживається кисню в мозку і як це пов'язано з нервовою діяльністю, досі було в основному невідомо. Нейробіологи Ганс Страка, Сюзан Озугур та Ларс Кунц змогли вперше виміряти це в головному мозку в цілому вигляді та порівняти з активністю нервових клітин. Дослідження було опубліковане в журналі BMC Biology.

У встановленій моделі тварин вчені використовували електрохімічні датчики для визначення концентрації кисню в мозку кігтячої жаби-пуголовків Xenopus laevis та в одному з мозкових шлуночків.

Таким чином вони могли конкретно контролювати кількість кисню, доступного для мозку, а також пригнічувати діяльність нервових клітин за допомогою фармакологічних речовин. Для цього вони використали приклад нервових клітин, які контролюють рухи очей, і, таким чином, вченим вдалося безпосередньо записати взаємозв'язок між споживанням кисню та активністю нервових клітин.

"Ми виявили, що мозок є аноксичним в нормальному середовищі, насиченому повітрям, а це означає, що ви не можете виміряти кисень", - говорить Страка. Тому повний кисень відразу використовувався клітинами для синтезу енергетично багатих речовин.

Якщо концентрація кисню в атмосфері перевищувала вдвічі, енергетичний обмін насичувався, а кисень містився в головному мозку. «Ми також змогли показати, що під час нормальної роботи лише близько 50% кисню використовується для діяльності нервових клітин. Отже, інші 50% необхідні для гліальних клітин і для підтримки базової швидкості метаболізму нервових клітин. Однак більш активні нервові клітини споживають більше кисню », - пояснює Страка.

Щоб краще зрозуміти, як обробляється інформація в мозку, важливо це знати взаємозв'язок між доступністю кисню та мозковою активністю. Результати вчених дають початкове розуміння цього і є важливою основою для майбутніх досліджень енергетичного балансу мозку в майбутніх експериментах, а також для виміряти споживання кисню для різних функцій нервових клітин.

Це також може бути актуальним з медичної точки зору, наприклад, для зрозуміти наслідки дефіциту кисню в мозку або для кращої інтерпретації інформації про мозкову діяльність, отриманої за допомогою методів візуалізації.