科学家们解释了为什么那么多的燃料消耗的神经元,即使在休息的时候

同理,大脑消耗能量大大超过其他器官,但奇怪的是,它仍然是一个fuel-guzzler即使其神经元彼此不发射信号被称为神经递质的。现在威尔康奈尔医学院的研究人员发现,包装过程中神经递质可能负责这个能源消耗。

在他们的研究中,12月3日报道科学的进步,他们发现了微小的胶囊被称为突触囊泡作为能源消耗的主要来源不活跃的神经元。神经元使用这些囊泡作为他们的神经递质分子容器,从通信端口称为突触终端火灾信号到其他神经元。包装神经递质囊泡是一个消耗的过程化学能,研究者发现这一过程,energy-wise,本质上是leaky-so漏水的继续消耗大量能量即使囊泡和突触终端是不活跃的。

“这些发现帮助我们更好地理解为什么人类的大脑是如此容易的中断或削弱燃料供应,”资深作者说盖瑞安博士,生物化学和生物化学教授在威尔康奈尔医学麻醉学。

的观察大脑消耗了大量的能源,即使相对静止,可以追溯到几十年研究大脑的燃料的使用在昏迷和植物人。这些研究发现,即使在这些深刻的不活跃的状态,大脑消耗的葡萄糖通常由只有1/2滴从正常大脑仍然作为一个高能源消费相对于其他器官。静息能量消耗的来源从未完全理解。

Ryan博士和他的实验室近年来显示,神经元的突触终端,开花如生长的神经递质,是能源的主要消费者,当活跃,和任何干扰非常敏感的燃料供应。在新的研究中他们检查燃料使用在突触终端在活跃,发现它依然很高。

休息这么高的燃料消耗,他们发现,占在突触囊泡池主要由终端。突触活动期间,囊泡是满载成千上万的神经递质,并准备推出这些载荷传讯在神经元突触合作。

为什么一个突触囊泡消耗的能量即使满载?研究人员发现,在本质上是一种能量的泄漏囊泡质子膜,一个“流出”,这样一个特殊的“质子泵“酶泡必须继续工作,和消耗燃料,因此,即使泡已经充满了神经递质分子。

实验指出,蛋白质转运蛋白作为这个质子漏的可能来源。转运蛋白通常带来神经递质囊泡,改变形状的神经递质,但同时允许一个质子逃亡,他们这样做。瑞安博士推测,这个转运体变形的能量阈值设置低了进化更快地使神经递质重载在突触活动,从而更快的思维和行动。

”一个更快的加载功能的缺点是,即使随机热波动可能引发转运体变形,导致持续的能量流失,即使在没有神经递质正在加载,”他说。

尽管每泡渗漏会很小,至少有数百数以万亿计的突触囊泡在人类的大脑,所以能源流失会增加,Ryan博士说。

这一发现是一个重要的进步在理解大脑的基本生物学。此外,大脑的脆弱性燃料供应的中断是一个主要的问题在神经学、和代谢缺陷已经在许多常见的大脑疾病,包括阿尔茨海默氏症和帕金森氏症。这条线的调查最终可以帮助解决重要的医学难题和建议的新疗法。

“如果我们有一个安全的低能源消耗因此脑代谢缓慢,它可以非常有效的临床,”Ryan博士说。