thuha19051234
Pearl
Bộ não của con người thường tiêu thụ năng lượng gấp 10 lần so với phần còn lại của cơ thể, ngay cả khi chúng ta nghỉ ngơi, nó cũng đã tiêu hao 20% năng lượng cần thiết để duy trì hoạt động của cơ thể.
Dựa trên các nghiên cứu, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng có những túi nhỏ được coi là chứa các thông điệp được truyền giữa các tế bào não liên tục tiêu hao năng lượng và chứng tỏ bộ não của chúng ta đang hoạt động. Tác giả nghiên cứu Timothy Ryan cho rằng: "Bộ não được coi là một cơ quan rất tốn kém để vận hành".
Những nghiên cứu trước đây cho rằng việc hút năng lượng này có liên quan đến một thực tế là não hoạt động như một dạng thiết bị sử dụng điện, tức là giữa các tế bào thần kinh liên tục tạo ra các tín hiệu điện phục vụ cho mục đích giao tiếp, quá trình này có thể đốt cháy một lượng lớn phân tử năng lượng được gọi là Adenosin triphosphat (ATP). Tuy nhiên, những nghiên cứu lâm sàng trong vài thập kỷ gần đây cho thấy ngay cả ở những người ở trạng thái hôn mê, tức là bị "chết não", vẫn tiêu thụ một lượng lớn năng lượng, tất nhiên là so với những người bình thường thì phần năng lượng này đã giảm đáng kể. Vì vậy, các nhà khoa học thần kinh đã phải đặt ra một câu hỏi hóc búa: điều gì sẽ xảy ra nếu hoạt động điện trong não không dùng hết năng lượng?
Để tìm hiểu lý do, nhóm nghiên cứu đã vô hiệu hóa bộ phận "máy bơm" trên bề mặt của các túi dịch nhỏ với chức năng di chuyển các chất dẫn truyền thần kinh cũng như sự vào ra của các phân tử để thử xem kết quả sẽ ra sao nếu các khớp thần kinh bị thiếu nhiên liệu. Sau đó, họ đã chụp ảnh các khớp thần kinh bằng kính hiển vi huỳnh quang để đo lượng ATP mà khớp thần kinh đã đốt cháy.
Kết quả cho thấy có khoảng 44% năng lượng được các "máy bơm proton" trên các túi dịch của tế bào não truyền cho các khớp thần kinh ngay khi các khớp thần kinh nghỉ ngơi. Đào sâu hơn vào các thử nghiệm, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện rằng "máy bơm" phải tiếp tục hoạt động và tiêu hao các phần tử ATP bởi các túi dịch não luôn bị rò rỉ proton.
Nhóm nghiên cứu tiếp tục thay thế bằng một loại "máy bơm" khác trên bề mặt của các túi dịch nhỏ này, chúng được thay đổi hình dạng để mang các chất dẫn truyền thần kinh vào bên trong, sau đó lấy một proton từ bên trong túi, đổi hình dạng một lần nữa và đẩy proton ra khỏi túi dịch. Để thực hiện được quá trình này, các túi dịch phải có nồng độ proton bên trong cao hơn so với môi trường xung quanh nó. Tuy nhiên, ngay cả khi các túi đã chứa đầy chất dẫn truyền thần kinh, các protein vận chuyển vẫn tiếp tục thay đổi hình dạng. Mặc dù chúng không đưa chất dẫn truyền vào túi nhưng vẫn tiếp tục phun ra các proton, đòi hỏi "máy bơm proton" phải hoạt động không ngừng để nạp đầy nguồn chứa proton của túi.
Ryan nói rằng "chúng tôi đã phát hiện rằng dù sự rò rỉ từ các túi dịch là rất nhỏ, nhưng hãy tưởng tượng khi bạn cộng hàng nghìn tỷ lần rò rỉ với nhau, đó là một khoản "chi phí" không hề nhỏ ngay cả khi não không hoạt động."
Các nghiên cứu được thực hiện trên các tế bào thần kinh của chuột với các dụng cụ máy móc liên quan được bảo quản tốt, cho nên những phát hiện này rất có thể cũng đúng trên não người. Chưa rõ tại sao bộ não chúng ta lại có sự rò rỉ năng lượng như vậy, tuy nhiên khả năng thay đổi hình dạng được xem như một sự đánh đổi để các túi dịch này có thể nhanh chóng thu nạp các chất dẫn truyền thần kinh.
Ryan và nhóm của ông hy vọng cũng hy vọng rằng những phát hiện này sẽ cung cấp thêm những hiểu biết về não người, hiểu rõ hơn tại sao não rất dễ bị tổn thương khi nguồn cung năng lượng của nó bị gián đoạn hoặc suy yếu, đồng thời giúp tạo ra các biện pháp để điều trị các căn bệnh về não, chẳng hạn như Parkinson.
Dựa trên các nghiên cứu, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng có những túi nhỏ được coi là chứa các thông điệp được truyền giữa các tế bào não liên tục tiêu hao năng lượng và chứng tỏ bộ não của chúng ta đang hoạt động. Tác giả nghiên cứu Timothy Ryan cho rằng: "Bộ não được coi là một cơ quan rất tốn kém để vận hành".
Những nghiên cứu trước đây cho rằng việc hút năng lượng này có liên quan đến một thực tế là não hoạt động như một dạng thiết bị sử dụng điện, tức là giữa các tế bào thần kinh liên tục tạo ra các tín hiệu điện phục vụ cho mục đích giao tiếp, quá trình này có thể đốt cháy một lượng lớn phân tử năng lượng được gọi là Adenosin triphosphat (ATP). Tuy nhiên, những nghiên cứu lâm sàng trong vài thập kỷ gần đây cho thấy ngay cả ở những người ở trạng thái hôn mê, tức là bị "chết não", vẫn tiêu thụ một lượng lớn năng lượng, tất nhiên là so với những người bình thường thì phần năng lượng này đã giảm đáng kể. Vì vậy, các nhà khoa học thần kinh đã phải đặt ra một câu hỏi hóc búa: điều gì sẽ xảy ra nếu hoạt động điện trong não không dùng hết năng lượng?
Sự rò rỉ năng lượng trong não bộ
Trong những năm gần đây, nhóm nghiên cứu của Timothy Ryan đã nghiên cứu về các điểm nối trong não bộ được gọi là khớp thần kinh, đó là nơi các tế bào thần kinh gặp nhau, giao tiếp bằng cách phóng ra các túi nhỏ chứa dịch gọi là chất dẫn truyền thần kinh. Trước đây, họ cũng chỉ ra rằng các khớp thần kinh khi hoạt động thường tiêu tốn nhiều năng lượng. Trong các nghiên cứu mới nhất, nhóm đã thử vô hiệu hóa các khớp thần kinh này của chuột trong phòng thí nghiệm bằng độc tố và sau đó thử đo nồng độ ATP bên trong các khớp thần kinh, rất bất ngờ là các khớp thần kinh này tiêu thụ rất nhiều năng lượng ngay cả khi các tế bào thần kinh không hoạt động.
Kết quả cho thấy có khoảng 44% năng lượng được các "máy bơm proton" trên các túi dịch của tế bào não truyền cho các khớp thần kinh ngay khi các khớp thần kinh nghỉ ngơi. Đào sâu hơn vào các thử nghiệm, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện rằng "máy bơm" phải tiếp tục hoạt động và tiêu hao các phần tử ATP bởi các túi dịch não luôn bị rò rỉ proton.
Nhóm nghiên cứu tiếp tục thay thế bằng một loại "máy bơm" khác trên bề mặt của các túi dịch nhỏ này, chúng được thay đổi hình dạng để mang các chất dẫn truyền thần kinh vào bên trong, sau đó lấy một proton từ bên trong túi, đổi hình dạng một lần nữa và đẩy proton ra khỏi túi dịch. Để thực hiện được quá trình này, các túi dịch phải có nồng độ proton bên trong cao hơn so với môi trường xung quanh nó. Tuy nhiên, ngay cả khi các túi đã chứa đầy chất dẫn truyền thần kinh, các protein vận chuyển vẫn tiếp tục thay đổi hình dạng. Mặc dù chúng không đưa chất dẫn truyền vào túi nhưng vẫn tiếp tục phun ra các proton, đòi hỏi "máy bơm proton" phải hoạt động không ngừng để nạp đầy nguồn chứa proton của túi.
Ryan nói rằng "chúng tôi đã phát hiện rằng dù sự rò rỉ từ các túi dịch là rất nhỏ, nhưng hãy tưởng tượng khi bạn cộng hàng nghìn tỷ lần rò rỉ với nhau, đó là một khoản "chi phí" không hề nhỏ ngay cả khi não không hoạt động."
Ryan và nhóm của ông hy vọng cũng hy vọng rằng những phát hiện này sẽ cung cấp thêm những hiểu biết về não người, hiểu rõ hơn tại sao não rất dễ bị tổn thương khi nguồn cung năng lượng của nó bị gián đoạn hoặc suy yếu, đồng thời giúp tạo ra các biện pháp để điều trị các căn bệnh về não, chẳng hạn như Parkinson.
