کوی دانش - kooy

پژوهشی جدید درباره منبع قدرت مغز انسان

پژوهشی جدید درباره منبع قدرت مغز انسان
07 اردیبهشت
08:30 1394
پژوهشی که به تازگی انجام شده است، تغییرات شگرفی را در درک ما از یاخته های عصبی مغز نشان می دهد، اینکه این یاخته ها چگونه انرژی مورد نیاز برای کار مغز را تولید می کنند. بررسی نشان می دهد که نورون ها بیش از آنکه قبلاً تصور می شد، مستقل هستند و این پژوهش نشانگر گستره ای از اختلالات عصبی می باشد. نتایج این پژوهش در نشریه Nature Communications منتشر شده است.

تیمی از پژوهشگران دانشگاه روچستر این پژوهش را انجام می دهند. یکی از اعضاء تیم می گوید: «این نورون ها هستند که مصرف کنندگان اولیه گلوکز هستند و نه یاخته های پشتیبانی کننده مغز، و این مصرف در ارتباط با فعالیت مغز است».

مغز برای انجام وظائفی که دارد، به انرژی بسیار زیادی نیازمند است. مغز افراد بزرگسال به طور میانگین تنها دو درصد از وزن آنها را تشکیل می دهد، ولی برآورد شده است که 20 درصد از انرژی بدن را مصرف می کند. در نتیجه، حل کردن این مسئله که یاخته های مغز (به ویژه نورون ها) چگونه انرژی تولید می کنند، نه تنها بصورت چشمگیری دلالت بر درک بیولوژی پایه ای این موضوع دارد، بلکه به اختلالات عصبی نیز مرتبط است، اختلالاتی ناشی از سوخت و ساز خیلی کم و یا خیلی زیاد در مغز.

سیستم گوارش ما، هیدرات های کربن موجود در غذا را به گلوکز تبدیل می کند، و این مولکولی است که منبع اصلی انرژی بدن می باشد. سپس گلوکز از راه سیستم گردش خون به سرتاسر بدن منتقل می شود. در درون یاخته ها، mitochondria که به عنوان یک نیروگاه سلولی کار می کند، این قندها را با اکسیژن ترکیب می کند تا انرژی تولید شود.

مغز برخلاف سایر بخش های بدن، اکوسیستم ویژه خودش را دارد. مدت ها بود دانشمندان بر این باور بودند که یک یاخته پشتیبان به نام astrocyte که در مغز وجود دارد، از بابت انرژی، یک نقش واسطه را در پشتیبانی از نورون ها بر عهده دارد. این نظریه، فرضیه lactate shuttle نامیده می شود.

دانشمندان این تصور را داشته اند که astrocyte ها، مصرف کنندگان اولیه گلوکز در مغز هستند و به مانند یک پرنده مادر که برای هضم غذا به جوجه هایش کمک می کند، این یاخته ها نیز پیش از آنکه مولکول های گلوکز را به نورون ها منتقل کنند، آنها را به یکی دیگر از مشتقات (lactate) تبدیل می کنند. Lactate شکلی از مولکول قند است که توسط mitochondria به عنوان سوخت به کار می رود.

«مشکل فرضیه lactate shuttle اینست که با تهیه محصول lactate برای astrocyte ها که از بیرون تأمین می شود، نورون ها در وضعیت خطرناکی قرار می گیرند. چرا نورون ها که حیاتی ترین یاخته ها برای زنده ماندن ما هستند، باید از بابت تأمین انرژی به یاخته دیگری وابسته باشند؟»

این پژوهش که هم در مورد یاخته های مغز موش ها و هم انسان ها انجام شده است، ناشی از فناوری های تصویربرداری می باشد که "میکروسکوپ دو فوتونی" نامیده می شود که دانشمندان را قادر می سازد تا فعالیت مغز را به صورت همزمان، در مغز مشاهده کنند.

پژوهشگران با قیاس با گلوکز متوجه شدند که این نورون ها هستند که مستقیماً گلوکز بیشتری را در مغز می دهند و نه astrocyteها. همچنین آنها فهمیدند که نورون ها هنگامی که تحریک شوند و بیشتر فعال شوند، گلوکز بیشتری مصرف می کنند و هنگامی که موش ها بیهوش شوند، نورون ها گلوکز کم تری می گیرند. به عبارت دیگر، گرفتن گلوکز توسط astrocyte ها بدون توجه به فعالیت مغز، نسبتاً ثابت باقی می ماند.

پژوهشگران دیدند در سطح سلولی، نورون ها درحال انجام دادن کار خودشان از بابت تبدیل گلوکز به lactate هستند و نیز دیدند آنزیمی به نام hexokinase که نقش کلیدی را در تولید lactate آنزیم بر عهده دارد، در مقایسه با astrocyte ها در مقادیر بیشتری از نورون ها حضور دارد.

این یافته ها به گونه چشمگیری دلالت بر درک میزبان از بیماری ها دارد. تولید بیش از حد lactate می تواند منجر به وضعیت lactic acidosis شود. این وضعیت می تواند به یاخته های عصبی آسیب بزند و سبب گیجی، هذیان گویی و تشنّج شود. در حالت سکته مغزی، انباشته شدن lactate در موضوع از بین رفتن بافت مغز سهیم است و می تواند به بهبود بیمار آسیب برساند. متابولیسم عصبی نیز نقش مهمی را در بیماری آلزایمر و سایر بیماری های مربوط به بازسازی سلول های عصبی بازی می کند.

پژوهشگران نشان داده اند که جلوگیری از انتقال lactate بین یاخته ها، می تواند فعالیت مربوط به حمله ناگهانی بیماری را در موش ها کاهش دهد. ولی در بسیاری از مطالعات پیشین فرض شده است که lactate توسط astrocyte ها تولید می شود و اینکه نورون ها نقش تماشاچیان غیر فعالی را دارند. این بررسی جدید، با نشان دادن اینکه نورون ها گلوکز را مستقیماً مصرف می کنند و وابسته به تولید astrocytic و تحویل lactate نیستند، پرسش هایی را به میان می کشد.

«درک مکانیسم های زیستی دقیق و پیچیده مغز، نخستین گام اساسی در پژوهش بیماری- محور می باشد. هر گونه تصور نادرست درباره عملکردهای بیولوژیکی (ازقبیل متابولیسم)، سرانجام بر روی این موضوع تأثیر می گذارد که دانشمندان چگونه یافته های خودشان را فرض می پندارند و آنها را آنالیز می کنند. اگر به دنبال مکان نادرستی باشیم، نخواهیم توانست پاسخ های درستی پیدا کنیم.»

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

ابراهیم یگانه

ابراهیم یگانه

با درودهای گرم به همه.

 

*  تحصيلات: لیسانس الكترونيك

*  تاریخ تولد: 1342

*  سابقه کار ترجمه (به جز سایت کوی دانش): همکاری با دارالترجمه ها، شرکت ها و اعضاء هیئت علمی دانشگاه ها و دانشجویان مقاطع تحصیلی مختلف، ترجمه چندین سایت (سایت آمریکایی سرطان، ...)

*  پیشینه شغلی در سایر زمینه ها: مهندس بازنشسته ایران خودرو با تجربه علمی و عملی در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی (برق، آب، گاز، هوای فشرده) در صنایع و در محیط های خانگی.

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


کشف راهی برای حذف مقاومت در برابر آنتی بیوتیک در باکتری ها

کشف راهی برای حذف مقاومت در برابر آنتی بیوتیک در باکتری ها

در حال حاضر، باکتریِ مقاوم در برابر آنتی بیوتیک (MRSA) در طول سال باعث مرگ هفتصد هزار نفر می شود. دانشمندان نگران این موضوع هستند که این آمار در سال 2050 به رقم هولناک ده میلیون نفر در سال برسد. در این بین دانشجویی 25 ساله از دانشگاه ملبورن بنام خانم «شو لام» باور دارد که راه حل را یافته است. او توانست راهی را کشف کند که مقاومت در برابر آنتی بیوتیک ها در باکتری ها را از بین ببرد و اینکار را بدون استفاده از آنتی بیوتیک ها انجام داده است. وی با موفقیت کامل یک مشکل بزرگ در تست های آزمایشگاهی را با استفاده از یک «پلیمرِ ستاره ای شکل» که باعث شکاف در سلولها می شود، برطرف کرده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
گرافن سه بعدی با کاربردهای زیستی

گرافن سه بعدی با کاربردهای زیستی

تصور کنید که ایمپلنتهای استخوانی آینده از ذرات ریزی از گرافن که با هم جوش خورده اند و به ماده ای جامد تبدیل شده اند، ساخته شوند! این مهم بر اساس مطالعه ای که توسط دانشمندان دانشگاه رایس انجام گرفته امکانپذیر است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
خطر رژیمهای غذایی ناسالم در طول بارداری بر جنین

خطر رژیمهای غذایی ناسالم در طول بارداری بر جنین

تحقیق جدیدی که مسئولیت آنرا دانشمندان کینگ کالج لندن و دانشگاه بریستول برعهده داشتند مشخص کرد که رژیمهای پرچرب و پرقند در طول بارداری با بروز علائم اختلال کم توجهی (ADHD) در کودکان مرتبط است. این مطالعه در ژورنال Child Psychology and Psychiatry منتشر گردیده و اولین مطالعه در نوع خود است که بیان می کند مشکلات رفتاری کودک و همچنین اختلال کم توجهی و بیش فعالی بخاطر تاثیر مستقیم رژیم غذایی ناسالم مادر مخصوصاً در زمان بارداری است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
ساخت رگهای خونی جدید با یک ژل تزریقی

ساخت رگهای خونی جدید با یک ژل تزریقی

محققان موفق شدند طی یک درمانِ آزمایشی در موشهای مبتلا به دیابت، رگهای جدیدی را تولید کنند. این درمان در نهایت می تواند به افرادی که به بیماریهای عروقی مبتلا هستند، امیدهای تازه ای بدهد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
صبحانه، نهار وشام در یک بطری!

صبحانه، نهار وشام در یک بطری!

سویلنت 2 هم صبحانه است، هم نهار و هم شام، آنهم بصورت یک نوشیدنی. «سویلنت کافی اِست» برای تامین کافئین و داشتن طعم شکلات، در خودش کمی قهوه دارد. 20 درصد از آنرا ماکروناترینت تشکیل شده تا مواد مغذی روزانه شما را تامین کند. همچنین با اضافه کردن روغنهای موجود در برگه هلو، عصاره های سویا و آمینو اسیدهای موجود در چای سبز در نهایت معجونی برای صبحانه شما آماده می کند که با انرژی فوق العاده صبح خود را آغاز کنید.

مطالعه متن کامل
تبدیل دوچرخه به قطعه‌ای تزئینی با طراحی نوآورانه

تبدیل دوچرخه به قطعه‌ای تزئینی با طراحی نوآورانه

مجموعه‌ای 3 تکه‌ای که به سادگی قابل استفاده هستند می‌توانند دوچرخه شما را تبدیل به قطعه‌ای تزئینی در فضای داخلی کنند.

مطالعه متن کامل
6 مدل space heater برقی پرتابل با ویژگی کاهش مصرف انرژی

6 مدل space heater برقی پرتابل با ویژگی کاهش مصرف انرژی

ممکنست برخی از ما از شعله های بزرگ آتش که در روزهای سرد در شومینه های مجلل می سوزند و همراه با تولید صداهایی ملایم، خانه های ما را گرم می کنند دید رمانتیکی داشته باشیم. ولی با گرمایش با راندمان پایینی که آتش های روباز دارند و نبود بخاری های مناسب در این روزها، برخی از ما ممکنست به جای آن گرد یک space heater جمع شویم.

مطالعه متن کامل
«هنر زمینی زودگذر» با استفاده از موادی که در طبیعت یافت می شود

«هنر زمینی زودگذر» با استفاده از موادی که در طبیعت یافت می شود

یکی از انواع بسیار جالب هنر، «هنر زودگذر» است که تقریبا هیچ ردی از خود به جا نمی گذارد. اندی گلدزورثی که وی را به عنوان مؤسس سبک جدیدی از «تعادل یا چیدمان سنگ» و یکی از مشهورترین هنرمندان در این حوزه می شناسند نیز دقیقا همین کار را انجام می دهد.

مطالعه متن کامل
روشی جدید برای سازگار نمودن آندرویدوِر (Android Wear) با آیفون

روشی جدید برای سازگار نمودن آندرویدوِر (Android Wear) با آیفون

یکی از توسعه دهندگان آندروید روشی برای سازگار نمودن آندروید ور، نسخه مخصوص ابزارهای پوشیدنی آندروید ، با آیفون پیدا کرده است. هرچند که در این روش قابلیت کارکردی آیفون محدود است، اما اعلان ها از iOS به ساعت هوشمند دارایِ Android Wear فرستاده می شوند، آنهم بدون نیاز به کدشکنی.

مطالعه متن کامل
این تلسکوپ فضائی جدید، دارای آینه ای غول پیکر با ابعاد 12 متر است!

این تلسکوپ فضائی جدید، دارای آینه ای غول پیکر با ابعاد 12 متر است!

تصویر فوق: این تلسکوپ جدید یکی از بزرگ ترین کاوشگرانی است که تاکنون به فضا فرستاده شده اند. طرح کلی این تلسکوپ توسط گروهی از اخترشناسان ارائه شده است. اگر این پروژه که تلسکوپ فضائی با وضوح بالا (HDST) نام دارد و دارای یک آینه 12 متری خواهد بود، به خوبی پیش برود، تلسکوپ در نیمه نخست دهه 2030 به فضا پرتاب خواهد شد.

مطالعه متن کامل