Sinirbilim

Kuş Nöronları, Memeli Nöronlarından Üç Kat Daha Az Glikoz Kullanıyor

Özet: Kuşların beyinlerindeki nöronlar, memeli beyinlerinden daha fazla enerji verimlidir.

Kaynak: Hücre Basın

Kuşların etkileyici bilişsel yetenekleri vardır ve yüksek düzeyde zeka gösterirler. Aynı büyüklükteki memelilerle karşılaştırıldığında, kuşların beyinleri de çok daha fazla nöron içerir.

Şimdi yeni bir çalışma bildirildi Güncel Biyoloji 8 Eylül, kuşların nasıl daha fazla beyin hücresine sahip olabileceklerini açıklamaya yardımcı oluyor: nöronları glikoz formunda daha az yakıtla geçiniyor.

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 tek katkıda bulunan faktör olamaz. Bu, kuşların 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.

Bu bir güvercin gösterir
Çalışmaları, hayvan uyanıkken güvercin beyninin şaşırtıcı derecede düşük miktarda glikoz (dakikada 100 g başına 27.29 ± 1.57 μmol glikoz) tükettiğini buldu. Resim kamu malı

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: işleme kapasitesi.”

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.

Finansman: Bu çalışma Deutsche Forschungsgemeinschaft tarafından desteklenmiştir.

Bu sinirbilim araştırma haberleri hakkında

Soyut

Ayrıca bakınız

Bu hipokampus ve nöronları gösterir.

Kuş nöronları, memeli nöronlarından üç kat daha az glikoz tüketir.

Öne Çıkanlar

  • Uyanık güvercinlerin beyin dokusu, dakikada 100 g’da 27.29 ± 1.57 μmol glikoz tüketir.
  • Bu, 1.86 × 10’a eşittir-9 ± 0.2 × 10-9 dakikada nöron başına μmol glikoz
  • Güvercinlerin nöronal enerji bütçesi bu nedenle memelilere kıyasla yaklaşık 3 kat daha düşüktür.
  • Bu muhtemelen kuş kanadında daha verimli nöronal işlemeyi gösterir.

Özet

Beyinler, memeli vücudundaki enerji açısından en maliyetli dokular arasındadır.

Bu, ağırlıklı olarak yüksek glikoz talepleri olan pahalı nöronlardan kaynaklanır.

Memeliler arasında, nöronal enerji bütçesi sabit görünüyor ve muhtemelen beyin büyümesi üzerinde evrimsel bir kısıtlama oluşturuyor.

Benzer büyüklükteki memelilerle karşılaştırıldığında, kuşların daha yüksek sayıda nöronları vardır ve bu avantaj onların bilişsel hünerlerine makul bir şekilde katkıda bulunur.

Bu kadar yüksek sayıda nöronu metabolik olarak nasıl destekleyebileceklerini açıklamak için kuşların nöronal enerji bütçesini belirlemek için yola çıktık. Pozitron emisyon tomografisi (PET) kullanarak glikoz metabolizmasını tahmin ettik ve 2-[18F]floro-2-deoksiglukoz ([18F]FDG) uyanık ve anestezi uygulanmış güvercinlerde radyoizleyici olarak. Kinetik modelleme ile birleştiğinde, bu, glukoz tüketiminin (CMR) serebral metabolik hızını ölçmek için altın standarttır.glc).

Güvercindeki sinir dokusunun uyanık durumda dakikada 100 g başına 27.29 ± 1.57 μmol glikoz tükettiğini bulduk, bu da şaşırtıcı derecede düşük nöronal enerji bütçesinin 1.86 × 10 olduğu anlamına geliyor.-9 ± 0.2 × 10-9 Dakikada nöron başına μmol glikoz. Bu, ortalama memeli nöronundaki orandan yaklaşık 3 kat daha düşüktür.

Dikkat çekici derecede düşük nöronal enerji bütçesi, güvercinlerin ve muhtemelen diğer kuş türlerinin, bu kadar yüksek sayıda nöronu, ilişkili metabolik maliyetler veya nöronal sinyalleşmeden ödün vermeden nasıl destekleyebileceğini açıklıyor. Daha yüksek bir verimlilikte bilginin nöronal işlenmesindeki avantaj, muhtemelen kuş beyninin farklı evrimi sırasında ortaya çıkmıştır.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/bird-neurons-glucose-21382/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu