Tại sao não bộ là cơ quan tiêu thụ năng lượng nhiều nhất trong cơ thể?
Bộ não của con người tiêu thụ nhiều năng lượng hơn các cơ quan khác. Thông tin này có thể khiến nhiều người bất ngờ nhưng sự thật là như vậy. Nhưng tại sao não lại là cơ quan tiêu hao nhiều năng lượng nhất? Câu trả lời đang dần được các nhà khoa học hé lộ thông qua các nghiên cứu chuyên sâu về não người.
Nghiên cứu mới từ Weill Cornell Medicine đã phát hiện điều này xảy ra ngay cả trong thời gian não bộ ở trạng thái nghỉ ngơi và các tế bào thần kinh không truyền tín hiệu như bình thường cho nhau.
Ví dụ ngay cả trong trạng thái không hoạt động, chẳng hạn như hôn mê, mức tiêu thụ glucose của não thường giảm từ mức bình thường xuống chỉ khoảng một nửa.
Quá trình đóng gói chất dẫn truyền thần kinh có thể là nguyên nhân dẫn đến việc tiêu hao năng lượng này.
Các nhà khoa học tin rằng quá trình đóng gói chất dẫn truyền thần kinh (các phân tử hóa học được hệ thần kinh sử dụng để truyền thông điệp giữa các tế bào thần kinh) có thể là nguyên nhân dẫn đến việc tiêu hao năng lượng này.
Các chuyên gia xác định túi synap có vẻ là nguồn tiêu thụ năng lượng chính của các tế bào thần kinh không hoạt động. Các túi này được sử dụng làm nơi chứa các chất truyền thần kinh được phóng ra từ khớp thần kinh để gửi tín hiệu đến các tế bào thần kinh khác khi não hoạt động.
Theo các nhà khoa học, việc đóng gói các chất dẫn truyền thần kinh vào các túi synap là một quá trình luôn có sự rò rỉ và dẫn tới tiêu hao một nguồn năng lượng đáng kể ngay cả khi các túi đầy và các đầu khớp thần kinh không hoạt động.
Trong thời gian ngừng hoạt động của khớp thần kinh, các túi chứa hàng ngàn chất dẫn truyền thần kinh nhưng có dấu hiệu rò rỉ năng lượng hay còn gọi là “dòng chảy proton” từ màng của chúng. Do đó một loại enzyme “bơm proton” đặc biệt cần tiếp tục hoạt động và dẫn tới làm tiêu thụ năng lượng.
Năng lượng duy trì sự dẫn truyền thần kinh luôn bị rò rỉ
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nguồn có khả năng gây ra sự rò rỉ proton này là các protein được gọi là chất vận chuyển (thường đưa chất dẫn truyền thần kinh vào các túi synap) thay đổi hình dạng để mang chất dẫn truyền thần kinh vào túi nhưng đồng thời cho phép proton thoát ra ngoài. Nguồn năng lượng để duy trì sự thay đổi hình dạng này luôn giữ ở mức thấp và cho phép nạp lại chất dẫn truyền thần kinh nhanh hơn, giúp các hoạt động suy nghĩ và đưa ra hành động nhanh hơn.
Việc đóng gói các chất dẫn truyền thần kinh vào các túi synap là một quá trình luôn có sự rò rỉ.
Tác giả của nghiên cứu, Timothy Ryan, giáo sư Hóa sinh tại Weill giải thích: “Nhược điểm của khả năng truyền tải nhanh hơn là ngay cả những dao động nhiệt ngẫu nhiên cũng có thể kích hoạt sự thay đổi hình dạng của chất vận chuyển, gây tiêu hao năng lượng liên tục ngay cả khi không có chất dẫn truyền thần kinh nào di chuyển”.
Mặc dù sự rò rỉ trên mỗi túi là rất nhỏ nhưng có hàng trăm ngàn tỷ túi synap trong não người nên việc tiêu hao năng lượng sẽ tăng lên đáng kể.
Phát hiện không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc mới về não bộ mà còn mở ra các lộ trình điều trị tình trạng thiếu hụt trao đổi chất ở các các bệnh như Alzheimer hoặc Parkinson.
Tiến sĩ Ryan kết luận: “Nếu chúng ta có một cách để giảm bớt sự tiêu hao năng lượng này an toàn hơn và làm chậm quá trình trao đổi chất trong não thì nó có thể tạo ra một sự ảnh hưởng lớn về mặt lâm sàng”.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances mới đây.
Vì sao trước khi nâng quan tài lên để hạ thổ, người Trung Quốc sẽ đập vỡ một cái chậu đất?
Mỗi hành động trong văn hóa tang lễ đều mang ý nghĩa sâu xa mà kể cả người thực hiện cũng chưa chắc hiểu hết.
Tại sao đá lạnh có thể dính vào tay khi cầm?
Bạn đã bao giờ lấy đá từ trong tủ lạnh ra để uống café hay nước ngọt nhưng chưa kịp cho vào ly thì ngay lập tức phát hiện ra nó đã dính chặt vào tay?
Cá nóc phồng người lên như thế nào và tại sao chúng lại làm vậy?
Với độc tố trong người và kỹ năng phồng mình thành một quả cầu gai, cá nóc có thể dọa được rất nhiều kẻ thù của mình.
Tại sao người Ai Cập kỳ công ướp xác?
Người Ai Cập cổ đại ướp xác người chết vì họ tin rằng đó là cách để người chết tận hưởng cuộc sống vĩnh cửu ở thế giới bên kia.
Tại sao thực phẩm hết hạn sử dụng vẫn có thể ăn được?
Mỗi khi cầm thực phẩm lên, nếu xem thấy nhãn hàng hết hạn sử dụng, hầu hết chị em thường bỏ đi bởi sợ không an toàn cho sức khỏe.
Vì sao khi ngủ chúng ta lại không nghe được?
Trong khi ngủ, cơ thể chúng ta tự bảo mình không quan tâm đến các tiếng động, chuyển động và mùi ở xung quanh để khỏi bị thức giấc. Quyết định này do não điều khiển.
