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「燒腦」是真的!「大腦」僅佔人體總重2%,卻消耗身體20%的能量

示意圖/ Shutterstock

大腦全年無休地運作,無時無刻都在接收來自身體所有感覺器官的信息,並根據需要讀取和儲存信息,然後將處理好的信息輸出。既然如此,你知道大腦有多耗能嗎?

據國外媒體《Live Science》報導,最新一項研究指出,大腦平均佔人體總重量的2%,但卻能消耗掉人體內20%的能量,就連睡覺時,能量的消耗也不會減少。而大腦之所以會消耗大量能量,是因為它在不斷地洩漏能量!

大腦電活動影響耗能嗎?不! 

紐約市威爾康奈爾醫學院的生物化學教授兼資深作者——蒂莫西·瑞恩(Timothy Ryan)表示:「大腦是人體’消耗能量最高的器官。 」

在此之前,科學家認為這種能量消耗與大腦不停處於電活動狀態有關,即便人睡著了,腦細胞和神經元還是會不斷發出電信號進行交流,使人們在睡覺時會做夢。而在大腦產生電信號的過程中,會大量燃燒一種被稱為「三磷酸腺苷」(ATP)的能量分子。

然而,在過去幾十年裡,臨床研究顯示,那些幾乎沒有腦活動的植物人,或者是處於重昏迷狀態的人,即使大腦內的電活動極少,但大腦仍然在消耗大量能量,讓神經學家們深感困惑。

不斷流失能量的囊泡 

隨後,研究人員深入研究大腦中被稱為「突觸」( Synapses)的神經元連接點,而神經元之間會通過一種裝有「神經遞質」(Neurotransmitters)的小囊泡,來進行神經元之間溝通和交流。

為了確認神經元交流時是如何消耗能量的,研究人員使用毒素讓老鼠的大腦停止活動,那麼神經元突觸也就不再活動。在測試突觸內的三磷酸腺苷水平之後,竟發現即使神經元沒有放電,突觸也會持續消耗大量能量。 於是,研究人員破壞了囊泡表面各種不同的泵狀結構,相當於剝奪了突觸的動力,接著使用螢光顯微鏡對突觸成像。

研究結果:大腦一直不斷在洩漏能量 

一、大腦停止活動後,神經元突觸中的轉運蛋白仍在繼續運作,將神經遞質送進囊泡。

二、與此同時,運轉蛋白不斷從囊泡中帶出質子,然後把帶出的質子作為廢物丟棄,導致囊泡總是在流失質子。為了保證囊泡裡的質子濃度,質子泵(Proton Pump)就要不停地製造質子,也因此消耗了突觸中多達44%能量。

雖然這項研究是在實驗室中對老鼠的神經元進行試驗的,但是老鼠和人類的大腦機制十分相似,所以人類大腦的能量消耗方式也是一樣的。目前還不清楚為什麼大腦會進化出這種洩漏機制,但極有可能是為了讓囊泡能快速地存儲神經遞質。

原來,小小的大腦會消耗身體20%能量,就是因為一直不斷在洩漏能量啊!

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