De ce creierul nostru folosește atât de multă energie Agence Science-Presse
Creierul la toate nivelurile
Să începem cu postarea de săptămâna trecută care a atras atenția asupra activității endogene a creierului pentru a aborda cererea constantă ridicată de energie la nivel molecular. Într-adevăr, am scris deja aici, deși reprezintă doar 2% din greutatea corpului uman, creierul consumă în mod constant aproximativ 20% din energia nutritivă și oxigenul absorbit de corp. Prin urmare, este de departe cel mai consumator de energie din corp, așa cum se arată în imaginea de mai sus, unde activitatea sa metabolică este comparată cu cea a inimii și a ficatului.
Știm că creierul conține două tipuri principale de celule, neuroni și celule gliale, aproximativ în cantități egale (85 miliarde) pentru ambele (deși proporțiile variază foarte mult în funcție de structurile creierului considerate). Cu toate acestea, neuronii sunt ogrele consumatoare de energie ale creierului nostru, consumând aproape 80% din energia creierului. Și să faci ce? În principal pentru a opera transportoare de ioni (sau „pompe de ioni”) care sunt proteine transmembranare care permit eliberarea anumitor ioni, iar alții să intre în neuron împotriva gradientului lor electrochimic.
Pentru că trebuie să ne amintim că toate procesele noastre cerebrale, din care apare gândul nostru, se bazează pe activitatea electrochimică („impulsurile nervoase” sau „potențialele de acțiune”) care circulă de-a lungul axonilor neuronilor noștri care formează rețele complexe. „conectomul” nostru). Cu toate acestea, un impuls nervos este produs de intrarea ionilor de sodiu în neuron și de eliberarea aproape imediată a ionilor de potasiu, creând astfel scurta depolarizare care se transmite pas cu pas și care se numește potențial de acțiune. Și dacă acest potențial de acțiune poate apărea atât de repede (în câteva milisecunde), acest lucru se datorează faptului că ionii se deplasează foarte repede imediat ce canalele lor respective se deschid în membrana celulară, urmând gradientul lor electrochimic. Trec rapid de la cel mai concentrat compartiment la cel mai puțin concentrat fără a avea nevoie de un aport de energie pentru a face acest lucru.
Deci, de ce neuronii consumă atât de multă energie? Pur și simplu pentru că, dacă ar exista doar acest proces la locul de muncă, nu ar dura mult până când gradienții electrochimici să devină egali pe ambele părți ale membranei neuronale și orice posibilitate de a genera noi impulsuri nervoase ar fi imposibilă. Deci, trebuie să recreați în mod constant acești gradienți electrochimici prin pomparea activă a sodiului din neuron și potasiu în el și asta necesită energie! Apropo, nu este neinteresant să observăm că modul în care această pompă de proteine își schimbă forma pentru a-și face treaba a fost elucidat abia în 2013, așa cum este explicat în primul link de mai jos (care menționează, de asemenea, că 40% din energia totală pe care o consumăm este destinată aceste pompe pe care le găsim și în cantități mari în mușchii noștri).