Beynimizin niçin çok fazla enerji harcadığı anlaşıldı

Son Dakika Bilim Yaşam Bilimleri

Beynimiz beden ağırlığımızın sadece yüzde ikisini meydana getirmesine rağmen en fazla enerji harcayan organ. Beynimiz, enerjimizin yüzde 20’sini  kullanır. Bu enerjinin büyük bir kısmı sinir hücrelerinin elektriksel ve kimyasal sinyaller üzerinden aktif iletişimi için gerekli. Fakat ilginç bir şekilde dinlendiğimiz zaman ya da komaya girdiğimizde bile beynimizin enerji sarfiyatı çok az düşüyor. Bu nedenle de beynimiz kan akşının çok kısa bir süre aksamasına karşı bile duyarlıdır. Peki ama dinlenen beyin bu enerjiyi ne için kullanıyor?

Cornell Medical College’den Camila Pulido ve Timothy Ryan, elektriksel ve kimyasal uyarı maddelerini çeviren ve sinaptik aralıktan hücrelere aktarıldığı sinapslardan kuşkulanmışlardı. Beyin hücresi bu nörotransmitterleri minik baloncuklara hapsediyor ve bir elektrik tepisi bunları serbest bırakana dek burada kenetli kalıyorlar. Daha önceki araştırmalardan bu hapsedilmenin ve veziküllerin yeniden doldurulması için çok enerji gerektiği ve bu yüzden de beynin, beyin metabolizmasında önemli bir katkısı olduğu biliniyordu. Pulido ve Ryan, bu durumun dinlenme pozisyonundaki sinaptik veziküllerde nasıl göründüğünü daha ayrıntılı bir şekilde araştırdılar. Bunun için de beyin hücreleri ve sinapslar kültüre alındıktan sonra dinlenme evresindeki metabolizmaları, flüoresanlı işaretler ve enerji alımının ATP veya süreç adımlarıyla engellenerek incelendi.

Sonuçlar şunu gösteriyor: Sinapslar etkin olmadıkları zamanlarda bile burada bulunan veziküller kimyasal enerji takviyesine ihtiyaç duyuyorlar. V-ATPase enzimi sadece veziküllerin nörotransmitterle doldurulması sırasında değil, baloncukların paketlenmesinden sonra yani aslında hiçbir şey olmaması gerektiğinde bile etkinler. Peki ama niçin?


Ayrıntılı incelemeler, minik nörotransmitterlerle dolu baloncukların tamamen geçirmez bir zara sahip olmadığını ortaya koydu. Bu nedenle de sürekli proton kaybediyorlar ve bu kaybın V-ATPase ile dengelenmesi gerekiyor. Bunun için de sürekli ATP kullanılıyor. Bu kaybın sorumlusu, normalde uyarı maddelerini baloncuklara aktaran, ama bunun için de protonların dışarı çıkmasına sebep olan vezikül zarındaki bir nakil molekülü. Veriler, bu sabit proton sızıntısının, dinlenmekte olan sinapslardaki ATP sarfiyatının yüzde 44’ünden sorumlu olduğunu gösteriyor. Beyinde bu tür sinir uçlarının çok fazla olması nedeniyle de bu enerji tüketiminin sürekli aynı kalması, beyin için temel bir yük anlamına geliyor. Tahminlere göre beynimizde, yirmi dört saat boyu ATP, dolayısıyla da enerji tüketen yüzlerce milyon sinaps bulunuyor. Tüm bunlar ise beynimizin niçin çok fazla enerji harcadığına dayanan soruları da yanıtlamış oluyor.

Kaynak