大脑到底需要多少氧?

医牛资讯原创 2020-07-07 神经细胞|耗氧量| (1787)

大脑有很高的能量需求,对缺氧反应非常敏感。德国慕尼黑马克西米利安大学(LMU)的神经生物学家现在首次成功地将耗氧量与某些神经细胞的活动直接联系起来。

大脑需要的能量与它的质量不成比例。这种能量主要由消耗大量氧气的有氧代谢过程产生。因此,脑内氧浓度是影响神经细胞和胶质细胞功能的重要参数。然而,大脑中消耗了多少氧,以及这与神经元活动之间的关系,到目前为止大部分都是未知的。LMU的神经生物学家Hans Straka, Suzan Ozugur和Lars Kunz现在第一次成功地在完整的大脑中对这些进行了直接测量,并将其与神经细胞活动联系起来。科他们的研究结果发表在《BMC生物学》(BMC,英国医学会)杂志上。

在建立的爪蟾蝌蚪的实验动物模型中,科学家们使用电化学传感器来确定大脑和一个脑室中的氧浓度。它们能够专门控制大脑可用的氧量,并借助药理学物质抑制神经细胞的活动。以控制眼球运动的神经细胞为例,科学家们成功地直接记录了氧消耗和神经细胞活动之间的关系。他们发现,大脑在正常的空气饱和环境中是缺氧的,这意味着没有氧可以被测量到。因此,全部的氧会立即被细胞用来合成富含能量的物质。如果氧浓度是大气的两倍以上,能量代谢就会饱和,大脑中就会有大量的氧。研究人员还证明,在正常运转中,只有大约50%的氧用于神经细胞活动,剩下的另外50%用于神经胶质细胞和维持神经细胞的基本代谢率。然而,活跃的神经细胞消耗更多的氧。

为了更好地理解信息在大脑中是如何被处理的,了解氧气的可用性和大脑活动之间的关系是至关重要的。科学家的研究结果对这一问题提供了初步的见解,并为未来实验中进一步研究大脑的能量平衡和测量各种神经细胞功能的耗氧量提供了重要的基础。从医学角度来看,这也可能是相关的,例如,更好地理解大脑缺氧的后果,或能更好地解释通过成像技术获得的大脑活动信息。


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