人腦消耗的能量是身體其他部位的 10 倍，在我們休息時平均消耗20%的能量。
即使在被稱為“腦死亡”的昏迷患者中，大腦消耗的能量也只有兩到三倍。
這是人類神經科學的一大謎團：為什麼一個基本上不活躍的器官仍然需要如此大的能量？
一項新研究將答案歸結於隱藏在我們神經元內的一個微小而秘密的耗量。
當一個腦細胞將訊號傳遞給另一個神經元時，它會透過突觸或它們之間的小間隙來傳遞訊號。
首先，突觸前神經元將一堆囊泡傳送到其尾部最靠近突觸的末端。然後這些囊泡從神經元內部吸入神經遞質，就像“信封”一樣，裡面裝著需要郵寄的資訊。
然後這些填充的“信封”被運送到神經元的最邊緣，在那裡它們“對接”並融合到膜上，將它們的神經遞質釋放到突觸間隙中。
一旦到達這裡，這些發射器就會連線到“突觸後”細胞上的受體，從而繼續傳遞資訊。
我們已經知道，這個基本過程的步驟 需要大量的大腦能量，尤其是在囊泡融合方面。最靠近突觸的神經末端（末端）不能儲存足夠的能量分子，這意味著它們必須自己合成它們才能在大腦中傳導電資訊。
因此，活躍的大腦消耗大量能量是有道理的。但是當神經放電停止並且囊泡永遠不會停靠在膜上時，這個系統會發生什麼？為什麼這個器官會繼續消耗能量？
為了弄清楚這一點，研究人員設計了幾項關於神經末梢的實驗，比較了活躍和不活躍時突觸的代謝狀態。
即使神經末梢沒有放電，作者也發現突觸小泡具有很高的代謝能量需求。
負責將質子推出囊泡並從而吸入神經遞質的泵似乎永遠不會停止。它需要源源不斷的能量才能工作。
事實上，在實驗中，這個“隱藏的”泵是靜息突觸代謝消耗的一半。
研究人員說，那是因為這個泵容易漏水。因此，即使突觸囊泡已經充滿了神經遞質並且神經元處於非活動狀態，它們也會不斷地透過泵釋放質子。
“鑑於人腦中有大量突觸，並且每個神經末梢都存在數百個 SV，使突觸快速返回到‘就緒’狀態的這種隱藏的代謝成本是以主要 [突觸前能量] 為代價的。 ] 和燃料消耗，可能對大腦的代謝需求和代謝脆弱性有顯著影響，”作者總結道。
需要進一步研究以瞭解不同型別的神經元如何受到如此高的代謝負擔的影響，因為它們可能不會以相同的方式做出反應。
例如，大腦中的一些神經元可能更容易受到能量損失的影響，弄清楚為什麼可以讓我們保留這些信使，即使在缺乏氧氣或糖分的情況下也是如此。
“這些發現幫助我們更好地理解為什麼人腦如此容易受到燃料供應中斷或減弱的影響，”紐約市威爾康奈爾醫學院的生物化學家蒂莫西瑞恩說。
“如果我們有辦法安全地降低這種能量消耗，從而減緩大腦新陳代謝，那麼它在臨床上可能會非常有影響。”
該研究發表在《科學進展》上。
