dlapacjenta.info

Artykuły dla pacjenta

Źródło energii mózgu i przepływ informacji

Inaczej niż w pozostałych tkankach, złożony przepływ informacji między komórkami mózgu reguluje przepływ krwi. Wyjaśnienie mechanizmów łączących źródła energii mózgu ze zużyciem energii jest ważne dla zrozumienia mechanizmów chorób neuropsychiatrycznych.

Zaburzenia neurometaboliczne obserwuje się w wielu chorobach neurologicznych, takich jak depresja, choroba Alzheimera i schizofrenia. Zespół finansowanego przez UE projektu "Quantifying control of brain energy supply by the neuron-glia-vasculature unit" (BRAINENERGYCONTROL) zbadał związki między przepływem informacji w obwodach neuronalnych a przepływem metabolitów pomiędzy neuronami i komórkami glejowymi. Aby osiągnąć zamierzone cele, naukowcy zastosowali połączenie modelowania matematycznego z doświadczeniami obejmującymi obrazowanie in vitro.

Jedno z istotnych odkryć w ramach projektu umożliwiło wykazanie, że skuteczny przesył informacji w synapsie w obecności hałasu wymaga małego prawdopodobieństwa uwalniania w synapsach. Jest to optymalne rozwiązanie zapewniające maksymalizację transmitowanej informacji w stosunku do kosztu metabolicznego. Zjawisko to stanowi wytłumaczenie słabo dotąd poznanego faktu, polegającego na tym, że synapsy są zmienne i często uwalniają neuroprzekaźniki jedynie w 25% przypadków wystąpienia potencjału presynaptycznego.

W podobny sposób doświadczenia na szczurzych komórkach jądra kolankowatego bocznego wykazały, że amplituda prądów postsynaptycznych ma za zadanie maksymalizację ilości przesyłanych informacji w stosunku do postsynaptycznego zużycia energii. Wyniki te sugerują istnienie mechanizmów homeostatycznych, które regulują zarówno zużycie energii, jak i transfer informacji w synapsach.

Wyniki projektu poszerzają naszą wiedzę na temat wykorzystania energii mózgu poprzez badania nad zużyciem adenozynotrójfosforanu (ATP) podczas realizacji zadań mózgu niewymagających sygnalizacji, które mogą zużywać nawet do 50% zmagazynowanego w mózgu ATP. Naukowcy ustalili, że większość z tej niesygnalizacyjnej energii zużywana jest na fluktuacje w cytoszkielecie aktynowym i mikrotubularnym.

Podsumowując, zespół projektu BRAINENERGYCONTROL zaprezentował model interakcji metabolicznych w układzie neuron-komórka glejowa-układ naczyniowy. Model ten stanowi szablon wielkoskalowych symulacji tego układu i po raz pierwszy łączy odpowiednie skale czasowe, w których zachodzi metabolizm energii oraz pobudliwość neuronalna.

data ostatniej modyfikacji: 2015-02-12 14:25:54


Polityka Prywatności