Az emberi agynak is van takarékos üzemmódja

A takarékos üzemmód mobilon vagy laptopon akkor aktiválódik, amikor az akkumulátor a végét járja, és a töltöttség 15 százalék alá megy. Az eszköz ilyenkor érezhetően lassabbá válik, mert a processzor kevesebb energiát fogyaszt, a kijelző is sötétebbre vált, ugyanakkor tovább működőképes marad.

Hasonló stratégia a biológiában is megfigyelhető, ahol a túlélés egyik záloga az optimális energiagazdálkodás hosszabb, ínséges időkben is.

Az Edinburghi Egyetem kutatói a Nature hasábjain megjelent beszámolójuk szerint ilyen rendszert fedeztek fel egerek látószerveiben.

Kopogott a szemük

A kutatók megállapították, hogy amikor az egerek hetekig nem kaptak enni, és súlyuk 15-20 százalékkal csökkent, a látókéreg energiafelhasználása 29 százalékkal visszaesett. Az élő szervezetben az adenozin-trifoszfát vagy ATP az energiaszállításért felelős molekula – a különböző szervek energiaigényét tehát az ATP-fogyasztás mutatja.

A takarékos üzemmód ára az egereknél a látás pontosságának csökkenése volt, amit vizuális feladatok is kimutattak.

Takarékos üzemmódban alacsonyabb felbontásban látható a világ

– fogalmazott Zahid Padamsey, a kutatás szerzője.

Az eredmény pozitív visszhangra talált az idegtudományokkal foglalkozók körében, mert magyarázatot jelenthet az alultápláltság vagy az egyszerű diéták hatására kialakuló érzékelési torzulásokra. Mivel az emberi agy kiemelkedő méretéhez kiemelkedő energiafogyasztás társul, nálunk ezek a hatások is erősebben jelentkezhetnek.

A francia tudományos akadémia egy 2013-ban végzett kutatása kiderítette, hogy éheztetett legyeknél a tartós emlékek kialakulásának energiaigényes folyamata nem működött, és azok a legyek, amelyeket emlékek létrehozására kényszerítettek, hamarabb éhen haltak.

A skót kutatók nem éheztették halálra a kísérleti egereket, sőt rendszeresen etették őket, mert az energiahiányt akarták megfigyelni, nem a koplalást. A háromhetes diéta során kiderült, hogy az idegrendszer takarékos üzemmódja jóval az éhhalál veszélye előtt bekapcsol.

Valamit valamiért

A kísérlet során megvizsgálták az idegsejtek működését is. Az idegi jelek a feszültség hirtelen ugrásával járnak, ennek eléréséhez a sejt nátriumionokat szív fel a sejtfalon keresztül, ezeket később a sejten kívülre pumpálja. 2001-ben fedezték fel, hogy ez az egyik legenergiaigényesebb folyamat az agyban. Az egerek agya takarékoskodott a felszívott és kipumpált só mennyiségén. A sejtek emellett csökkentették a jelátviteli ellenállást, miközben megemelték a membránjuk potenciálját. Az agy pedig kevesebb energia felhasználása mellett az áthaladó jelek mennyiségét.

A tudósok tudták, hogy idegsejtek egy csoportja akkor aktiválódik, ha az egereknek függőleges vonalakat mutatnak, és egy másik csoport, ha vízszintesek a vonalak. Itt mutatkozott meg a takarékosság hátulütője, az idegsejtek kevésbé voltak szelektívek, vagyis kevésbé pontosan vitték át a jeleket.

Az egereket egy olyan kísérletben vizsgálták, amelyben egy vízzel elárasztott folyosón kellett átkelniük. Az egyik folyosón egy emelvényt helyeztek el a víz alatt. Az egerek utálnak úszni, így az emelvényt választották. Amikor a folyosókat különböző szögben döntött vonalsorokkal jelölték, a rágcsálók gyorsan megtanulták, merre jó indulni. Kiderült azonban, hogy az éhes egerek már nem tudtak különbséget tenni, ha a vonalsorok dőlésszöge kisebb volt 10 foknál.

Kiderült továbbá, hogy a leptin nevű, energiaszabályozásért felelős hormonnal ez a hatás befolyásolható. A leptin hatására egy falat étel nélkül kikapcsolódott a takarékos üzemmód, és az egerek tudták, hogy merre induljanak.

A leptint a zsírsejtek választják ki, az alacsony szint jelezi a szervezetnek az energiahiányos állapotot, ki-be kapcsolóként elindítva az agy takarékos üzemmódba helyezését.

A független szakmai álláspont szerint nagy kérdés, hogy mit jelent ez az embernél, ahol az anyagcsere-állapot és a leptinszint komoly kilengéseket mutathat. Mivel azonban a jelenség alapvető mechanizmusokat érintett, nincs ok feltételezni, hogy ez a dolog másképp működik az embereknél, mint az egereknél.

(Quanta Magazine)

(Borítókép:  Matthew Horwood / Getty Images)