Життя - це насправді не що інше, як низка добре скоординованих хімічних реакцій, побудованих одна на одній. Як і всі інші живі істоти, ссавці - і, отже, люди - використовують як основне джерело енергії глюкозу, що виробляється рослинами з води та вуглекислого газу. З цього, на етапах гліколізу, окислення пірувату, циклу Сент-Дьорджі - Кребса та окисного фосфорилювання, він формує енергетичну валюту клітин, молекулу АТФ, яка надає енергію для роботи багатьох різних процесів. Таким чином, з точки зору засвоєння та накопичення енергії, мозок суттєво не відрізняється від решти тіла. Однак спосіб його використання, і зокрема його обсяг, тим більше відрізняються.
До того часу енергія відходить?
Мозок людини - надзвичайно складна мережа, що налічує близько 10 мільярдів нейронів. Кожна з її клітин складається з мільйонів білків, кожна з яких містить сотні амінокислот або тисячі атомів. Крім того, кожен з цих білків розкладається і регенерується кожні 7 днів. Ми думаємо, що виробництво цього величезного арсеналу білків споживає величезні енергії. Це правильно. Однак на все це припадає не більше 2% використання мозку АТФ (тобто енергії). Це пов’язано з тим, що справді енергоємним процесом є не виробництво білків, а їх функціонування. Однак у цьому, як за енергетичними потребами, так і за значенням, виділяються білки, що регулюють іонний гомеостаз клітин, тобто концентрацію іонів у внутрішньоклітинному та міжклітинному просторі.
Структура пухирця на кінцях аксонів, який містить молекули нейромедіатора, в його мембрані сидять десятки білків, які відповідають за зберігання нейромедіаторів і їх вивільнення при розряді клітини. Близько 4-5000 сигнальних молекул зберігається всередині везикули.
Потенціал мембрани в стані спокою - пружина, яка підтягується
Потенціал дії - коли мозок спрацьовує
Зображення нейрона під мікроскопом. Аксон простягається надовго від тіла клітини, яке кілька разів розгалужується, досягаючи інших нервових клітин. Потенціал дії поширюється вздовж виступу аксона, коли клітина розряджається.
Хімічна сигналізація - стимулюючі молекули
Визнати, які процеси лежать в основі безмірного енергетичного голоду мозку і які хімічні реакції забезпечують його цією енергією, є надзвичайно важливим завданням. Це допомагає нам зрозуміти і навіть побачити, як мозок бачить, відчуває, думає (див. Наш розділ про функціональну магнітно-резонансну томографію). У той же час це також дозволяє надавати більш ефективну допомогу цьому високоактивному, а отже, настільки вразливому органу в разі порушень енергопостачання, таких як короткочасна нестача кисню.