È ben noto che il cervello utilizza più energia di qualsiasi altro organo umano, rappresentando fino al 20% del raggio totale del corpo. Fino ad ora, la maggior parte degli scienziati credeva che usasse la maggior parte di quell’energia per alimentare gli impulsi elettrici che i neuroni impiegano per comunicare tra loro. Si scopre, però, che è solo una parte della storia.,
Un nuovo studio in Proceedings of the National Academy of Sciences USA indica che due terzi del budget energetico del cervello viene utilizzato per aiutare i neuroni o le cellule nervose a “sparare” o inviare segnali. Il terzo rimanente, tuttavia, viene utilizzato per ciò che il coautore dello studio Wei Chen, un radiologo presso la University of Minnesota Medical School, si riferisce a come “pulizia” o manutenzione della salute cellulare.
I ricercatori hanno raggiunto le loro conclusioni dopo l’imaging del cervello con la spettroscopia di risonanza magnetica (MRS) per misurare la sua produzione di energia durante i turni di attività., Chen dice che la tecnologia, che è stato intorno per tre decenni e viene utilizzato per monitorare i prodotti del metabolismo in diversi tessuti, potrebbe rivelarsi un giorno strumentale nel rilevare difetti cerebrali o per diagnosticare tumori o precursori di malattie neurodegenerative (come l’Alzheimer e il Parkinson) precoce.
Chen e i suoi colleghi hanno utilizzato MRS specificamente per monitorare il tasso di produzione di adenosina trifosfato (ATP), la fonte primaria di energia cellulare, nel cervello dei ratti., MRS impiega una macchina di risonanza magnetica (MRI) programmata per raccogliere particolari elementi nel corpo—in questo caso, i tre atomi di fosforo in ogni molecola di ATP. Il loro obiettivo: determinare se la produzione di ATP è legata all’attività cerebrale misurando l’energia spesa durante i diversi livelli di coscienza.
Abbastanza sicuro, i livelli di ATP sembravano variare con l’attività cerebrale. Il team ha notato che quando i topi da laboratorio sono stati eliminati, hanno prodotto il 50% in meno di molecole di ATP rispetto a quando sono stati leggermente anestetizzati.,L’ATP prodotto quando il cervello è inattivo, dice Chen, sembra andare principalmente verso il mantenimento delle cellule, mentre l’ATP aggiuntivo trovato negli animali più attenti ha alimentato altre funzioni cerebrali. Egli ipotizza che solo un terzo dell’ATP prodotto in cervelli completamente svegli viene utilizzato per le funzioni di pulizia, lasciando il resto per altre attività.
“Il potere di pulizia è importante per mantenere vivo il tessuto cerebrale”, dice Chen,” e per i molti processi biologici nel cervello”, oltre alle chat neuronali., Gli atomi di sodio, calcio e potassio caricati (o ioni) vengono continuamente fatti passare attraverso le membrane delle cellule, in modo che i neuroni possano ricaricarsi per sparare. ATP fornisce l’energia necessaria per questi ioni di attraversare le membrane cellulari. Chen dice che ci deve essere abbastanza energia per mantenere un corretto equilibrio ionico all’interno e all’esterno delle cellule; se troppi rimangono bloccati all’interno, può causare gonfiore, che può danneggiare le cellule e portare a ictus e altre condizioni.
Dice che la squadra da allora ha usato MRS per studiare le richieste di energia del cervello di un gatto, che hanno detto anche saltato quando il gattino è stato stimolato visivamente., Next up: gli esseri umani, che Chen dice che i ricercatori sperano di studiare ” molto presto.”