Kuş nöronları, memeli nöronlarından üç kat daha az glikoz kullanır

Almanya, Bochum Ruhr Üniversitesi’nden Kaya von Eugen, “Bizi en çok şaşırtan şey, nöronların daha az glikoz tüketmesi değil – bu, nöronlarının boyutlarındaki farklılıklardan beklenebilirdi” diyor. “Fakat farkın büyüklüğü o kadar büyük ki, boyut farkı katkıda bulunan tek faktör olamaz. Bu, kuş beyninde maliyetleri bu kadar düşük tutmalarını sağlayan ek olarak farklı bir şey olması gerektiği anlamına geliyor.”

Araştırmacılar, 2016 yılında çığır açan bir araştırma, kuş beyninin benzer büyüklükteki bir memeli beynine kıyasla çok daha fazla nörona sahip olduğunu gösterdi. Beyinler genellikle enerji açısından pahalı dokulardan oluştuğu için kritik bir soruyu gündeme getirdi: Kuşlar bu kadar çok nöronu nasıl destekleyebiliyor?

Bu soruyu cevaplamak için von Eugen ve meslektaşları, güvercinlerde yapılan çalışmalara dayanarak kuşların nöronal enerji bütçesini belirlemeye başladılar. Kuşlarda glikoz metabolizmasını tahmin etmelerine izin veren görüntüleme yöntemlerini kullandılar. Ayrıca beynin metabolik hızını ve glikoz tüketimini hesaplamak için modelleme yaklaşımlarını kullandılar.

Çalışmaları, hayvan uyanıkken güvercin beyninin şaşırtıcı derecede düşük miktarda glikoz (dakikada 100 g başına 27.29 ± 1.57 μmol glikoz) tükettiğini buldu. Bu, özellikle memelilerle karşılaştırıldığında, beyin için şaşırtıcı derecede düşük bir enerji bütçesine dönüşüyor.

Bu, kuş beynindeki nöronların, ortalama olarak memeli beynindeki nöronlardan üç kat daha az glikoz tükettiği anlamına gelir. Başka bir deyişle, nöronları henüz net olmayan nedenlerden dolayı daha az maliyetlidir.

Von Eugen, farklılıkların kuşların daha yüksek vücut ısısı veya beyinlerinin belirli düzeni ile ilgili olabileceğini söylüyor. Kuş beyni de ortalama olarak memeli beyninden daha küçüktür. Ancak beyinleri, belki de kısmen daha az maliyetli ama daha çok sayıda nöronları nedeniyle etkileyici yeteneklerini koruyor.

Von Eugen, “Bulgumuz, kuşların işlem gücünden ödün vermeden bu kadar çok sayıda nöronu nasıl destekleyebildiğini açıklıyor” diyor. “Kuşların ve memelilerin uzun paralel evriminde kuşlar, gelişmiş bilişsel performansa sahip yüksek sayıda nörona sahip daha küçük beyinler geliştirdiler. Ve öyle görünüyor ki kuşlara özgü unsurların birleşik etkisi – küçük nöron boyutu, yüksek vücut ısısı, ve kuş beynine özgü düzen — bilginin nöronal işlenmesinde daha yüksek bir verimlilikte olası bir avantaj yaratmış olabilir: gelişmiş işleme kapasitesine sahip ucuz nöronlar.”

Araştırmacılar, artık kuşların nöronlarının nasıl daha az glikoz tükettiği hakkında daha fazla şey anlamak istediklerini söylüyorlar. Nasıl çalışabileceği hakkında fikirleri olsa da, “kuşların nasıl bu kadar yüksek nöronal işleme verimliliğine ulaştığının kesin mekanik açıklamasını” ortaya çıkarmak için daha fazla çalışma ve test yapılması gerekiyor.