Matematycy i badacze mózgu Case Western Reserve University w USA odkryli dlaczego tak męczące jest myślenie o niczym, wysiłek zapominania o pracy w czasie wakacji i uciszenie piosenki wciąż grającej w głowie - pisze Science. Naukowcy odkryli, że myślenie pochłania energię, podobnie jak przerwanie procesu myślowego, które przypomina próbę wyhamowania ciężarówki na zjeździe.
"Może to wyjaśniać, dlaczego tak meczące jest zrelaksowanie się i myślenie o niczym" - mówi Science prof. matematyki Daniela Calvetti, jedna z autorek nowej publikacji dotyczącej mózgu. Ukazała się ona w Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism.
Jak pisze Science, otwieranie mózgu dla obserwacji jego detali jest niepraktyczne. Tak więc, aby zrozumieć jak zużywa on energię, zespół składający się z prof. Danieli Calvetti, prof. matematyki Erkki Somersalo i Rossany Occhipinti, doktorantki na wydziale fizjologii i biofizyki Case Western Reserve School of Medicine, opracował bilans i statystykę pracy mózgu oraz zbudował komputerowy model jego metabolizmu.
Symulację komputerową na potrzeby tego projektu badawczego opracowano przy użyciu pakietu oprogramowania Metabolica, opracowanego przez Calvetti i Somersalo do badań całości procesów metabolicznych. Oprogramowanie stworzyło numeryczne przedstawienie ścieżek powiązanych z neuronami pobudzającymi, transmitującymi myśli lub neuronami hamującymi. Działają one razem z wyglądającymi jak gwiazdy komórkami mózgu zwanymi astrocytami. Astrocyty zaopatrują oba rodzaje neuronów w najważniejsze substancje chemiczne i funkcjonalne.
Do zatrzymania myślenia, mózg używa neuronów hamujących, aby uniemożliwić neuronom pobudzającym transmisje informacji z jednego do drugiego neuronu.
"Neurony hamujące jak kapłan mówią +nie rób tego+" - objaśnia Calvetti. Te "kapłańskie neurony" blokują informację, uwalniając kwas gamma-aminomasłowy, zwany GABA, który stanowi przeciwwagę dla efektu działania neurotrasmittera glutaminianu, uwalnianego przez neurony pobudzające. Glutaminian otwiera przestrzenie synaptyczne, GABA zamyka je.
"Astrocyty, które są kopciuszkami mózgu, pożerają największą część tlenu, usuwając i przerabiając GABA i glutaminian, które są neurotoksynami" - powiedział Science Somersalo. Dla dostarczenia większej ilości tlenu potrzebny jest większy przepływ krwi , chociaż związek pomiędzy metabolizmem mózgu i dynamiką przepływu krwi nie jest jeszcze do końca zrozumiały. Wszystko to razem "jest zadziwiającym wydatkiem energii, aby podtrzymać hamowanie" - dodaje Somersalo.
Zespół planuje bliższe porównanie energii użytej przez neurony pobudzające i hamujące poprzez jednoczesne uruchomienie symulacji obu procesów. Badacze prowadzą badania podstawowe, ale ich celem jest pomoc w zażegnaniu problemów pacjentów. Choroby mózgu lub jego uszkodzenia często są trudne do zdiagnozowania zanim nie znajdą się w stanie zaawansowanym.
Większość chorób mózgu powiązanych jest z metabolizmem energii i zrozumienie jaka jest sytuacja normalna może ułatwić lekarzom wykryć wcześniej symptomy chorobowe. Efekt całkowitego hamowania może być związany z chorobami neurodegeneracyjnymi - mówi Calvetti. MMEJ
Źródło: PAP - Nauka w Polsce