مغز گاو نر می تواند سوخت پشتیبان خود را بسازد

ویرایش شده توسط لیزا لاک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

برای دهه‌ها، دانشمندان بر این باور بودند که بیشتر حیوانات برای تامین انرژی مغزشان به منبع ثابت گلوکز، منبع سوخت اولیه بدن، متکی هستند. وقتی گلوکز تمام می شود، فعالیت عصبی شروع به از بین رفتن می کند و به طور بالقوه منجر به آسیب مغزی پایدار می شود.

اکنون، محققان کالج هنر و علم دانشگاه میسوری دریافته اند که قورباغه های گاو نر از این قانون پیروی نمی کنند. در عوض، وقتی گلوکز کمیاب می‌شود، مغز آنها می‌تواند منبع انرژی جایگزینی به نام اجسام کتون تولید کند که به عملکردهای عصبی حیاتی اجازه ادامه می‌دهد.

در اکثر حیوانات، بدن کتون در کبد تولید می‌شود که سطح گلوکز در شرایطی مانند روزه‌داری، گرسنگی یا ورزش طولانی‌مدت کاهش یابد. کبد اسیدهای چرب را به این مولکول‌های انرژی تجزیه می‌کند و سپس از طریق جریان خون به اندام‌ها از جمله مغز می‌رود و در آنجا به عنوان سوخت استفاده می‌شود.

اما تیم Mizzou کشف کردند که قورباغه های گاو نر می توانند این فرآیند را دور بزنند. به جای اتکای کامل به کبد، مغز آنها می تواند کتون ها را به صورت موضعی تولید کند و یک ذخیره انرژی اضطراری در جایی که بیشتر مورد نیاز است ایجاد کند. این یافته ها در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.

جوزف سانتین، دانشیار علوم زیستی و نویسنده ارشد این مطالعه گفت: دانشمندان عموما معتقدند کتون ها از جاهای دیگر بدن به مغز منتقل می شوند. این چیزی است که این کشف را بسیار هیجان‌انگیز می‌کند. مانند یافتن یک ژنراتور پشتیبان در داخل ساختمانی است که همه تصور می‌کردند تنها یک منبع برق دارد.

این یافته به توضیح چگونگی زنده ماندن قورباغه های گاو نر در یکی از چالش برانگیزترین دوره های سال کمک می کند. هر زمستان، آنها وارد حالت خواب زمستانی می شوند که متابولیسم آنها را کند می کند و ذخایر انرژی را تخلیه می کند.

تا بهار، زمانی که ذخایر اکسیژن و انرژی رو به اتمام است، حیوانات باید فورا مدارهای ضروری مغز را که عملکردهای بدن را کنترل می کنند، دوباره فعال کنند. سیستم پشتیبان متابولیک تازه کشف شده ممکن است یکی از دلایلی باشد که آنها می توانند این انتقال را خیلی سریع و موفقیت آمیز انجام دهند.

این تحقیق بر اساس سال‌ها کار در آزمایشگاه Santin انجام می‌شود که چگونه قورباغه‌ها شرایطی را تحمل می‌کنند که به شدت به بسیاری از حیوانات آسیب می‌زند یا حتی می‌کشند. مطالعات قبلی نشان داد که این حالت خواب زمستانی به محافظت از مدارهای عصبی در هنگام کمبود شدید اکسیژن کمک می کند. یافته های جدید لایه دیگری از این استراتژی بقا را آشکار می کند: توانایی حفظ فعالیت مغز در زمانی که متابولیسم گلوکز به خطر می افتد.

این کشف همچنین سؤالاتی را در مورد اینکه چه چیزی باعث تغییر تولید کتون می شود و اینکه قورباغه های گاو نر تا چه مدت می توانند آن را حفظ کنند، ایجاد می کند. محققان بر این باور نیستند که تغییر متابولیک دائمی است، اما به نظر می رسد زمانی که منبع انرژی معمول مغز کم می شود، یک سیستم پشتیبان قوی ارائه می دهد.

در حالی که این یافته ها بینش جدیدی را در مورد زیست شناسی دوزیستان ارائه می دهد، Santin معتقد است که ممکن است به دانشمندان کمک کند مغز انسان را بهتر درک کنند زیرا قورباغه های گاو نر و انسان در بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی اساسی مشترک هستند.

این تحقیق با آشکار ساختن چگونگی سازگاری مغزها در زمان محدود شدن منابع انرژی، می‌تواند راه‌های جدیدی را برای مطالعه اختلالات عصبی مرتبط با اختلال در متابولیسم انرژی، از جمله بیماری آلزایمر، ALS و اسکیزوفرنی باز کند.

Hafsa Yaseen و همکاران، تبدیل فعالیت عصبی برای عملکرد بدون متابولیسم گلوکز با استفاده از اجسام کتون مشتق شده از مغز، مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (2026). DOI: 10.1073/pnas.2613981123

اطلاعات مجله: مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم

لیسانس تاریخ هنر، کارشناسی ارشد فرهنگ مادی. سردبیر سابق موزه، پیراپزشک و هماهنگ کننده پیوند. ویرایش برای Science X از سال 2021. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →