В новом исследовании, опубликованном в журнале BMC Biology, ученые из университета Людвига Максимилиана в Мюнхене (Ludwig Maximilian University of Munich) напрямую связали потребление кислорода с активностью определенных нервных клеток.
Головной мозг требует непропорционально большого количества энергии по сравнению с массой тела. Эта энергия главным образом продуцируется аэробными метаболическими процессами, которые поглощают значительное количество кислорода. Поэтому концентрация кислорода в головном мозге является важным параметром, влияющим на функцию нервных и глиальных клеток. Однако, сколько кислорода потребляется головным мозгом и как это связано с нейронной активностью, было до сих пор неизвестно. Нейробиологи впервые смогли непосредственно изучить этот показатель в интактном мозге и соотнести его с активностью нервных клеток.
В уже созданной животной модели (головастиках когтистой лягушки) ученые использовали электрохимические датчики для определения концентрации кислорода в головном мозге и в одном из желудочков головного мозга. Датчики были способны специфически контролировать количество кислорода, доступного мозгу, а также подавлять активность нервных клеток с помощью фармакологических веществ. На примере нервных клеток, контролирующих движения глаз, ученым удалось непосредственно зафиксировать взаимосвязь между потреблением кислорода и активностью нервных клеток.
Обнаружено, что мозг является аноксичным в нормальной насыщенной воздухом среде, что означает, что кислород не может быть измерен. Кислород используется клетками мозга для синтеза богатых энергией веществ. Если концентрация кислорода в атмосфере более чем в 2 раза выше, энергетический обмен осуществляется в полной мере, и кислород в изобилии присутствует в головном мозге. Во время нормальной работы около 50% кислорода используется для активности нервных клеток. Таким образом, остальные 50% необходимы для глиальных клеток и для поддержания основной скорости метаболизма нервных клеток. Однако нервные клетки с повышенной активностью потребляют больше кислорода.
Для того, чтобы лучше понять, как информация обрабатывается в мозге, знание взаимосвязи между доступностью кислорода и активностью мозга имеет важное значение. Полученные учеными результаты дают первоначальное представление об этом и являются важной основой для дальнейших исследований энергетического баланса мозга в будущих экспериментах, а также для измерения потребления кислорода для различных функций нервных клеток.
Авторы другого исследования утверждают, что недостаток кислорода во время беременности может вызвать шизофрению.
