Energetická záhada mozku
Vždy mě ohromí, když o tom přemýšlím: váš mozek, který váží pouhé přibližně 1,4 kg, spotřebuje zhruba 20 % celkové energie vašeho těla. To je obrovské množství paliva pro orgán, který tvoří pouze 2 % vaší tělesné hmotnosti. Je to, jako by váš mozek běžel maraton, zatímco zbytek těla jen... sedí.
Vědci se dlouho zajímali o to, jak si tato hladová malá vesmírná entita hospodaří s energetickým rozpočtem, zejména během různých stavů, jako je spánek a bdění. A upřímně? Stále se snažíme přijít na řadu detailů.
Právě to činí novou studii výzkumníků z Tohoku University tak vzrušující. Odkryli to, co nazývají dalším „paradox REM spánku“ – a je docela neintuitivní.
Co vlastně REM spánek je?
Než se ponoříme do paradoxu, rychle si projdeme základy. REM znamená Rapid Eye Movement (rychlé pohyby očí) a jde o fázi spánku, během které se odehrává většina vašich živých snů. Nazývá se také „paradoxní spánek“, protože zde existuje zvláštní situace: vaše tělo je v podstatě ochromeno (proto fyzicky nemůžete provést své sny), ale váš mozek je aktivní, jako byste byli vzhůru.
Během REM spánku se mozkové vlny ve skutečnosti zdají být pozoruhodně podobné těm, které se vyskytují, když jste vzhůru a při plném vědomí. Jedná se tedy o zvláštní přechodový stav, kdy jste hluboce asleep, ale mentálně poměrně aktivní.
Nový paradox, který objevili
Zde se to stává opravdu zajímavým. Výzkumníci zjistili, že během REM spánku se zdánlivá dodávka energie do mozku ve skutečnosti zvyšuje. Větší průtok krve, větší přísun paliva k těmto hladovým neuronům. Člověk by si myslel, že to znamená více energie dostupné pro mozek, že?
Ale zde je háček: ve stejnou dobu se skutečné energetické molekuly (nazývané ATP), které neurony přímo používají, ve skutečnosti snižují. Mozek dostává více paliva, ale samotné neurony se zdají být na nižší hladině dostupné energie.
Vedoucí výzkumník Jusuke Takahaši to vyjádřil takto: „Pochopení toho, jak mozek udržuje rovnováhu mezi dodávkou a spotřebou energie, může pomoci vysvětlit, co dělá biologickou inteligenci tak efektivní.“
Nahlédnutí do spícího mozku
Jak vlastně studovat, co se děje v mozku, když spí? Tito výzkumníci byli kreativní. Vyvinuli techniku, která využívá UV vytvrditelnou pryskyřici k průsvitnosti myších lebek – v podstatě vytvořili okno do mozku. To jim umožnilo sledovat neuronovou aktivitu v reálném čase během přirozeného spánku, aniž by rušili myši.
Sledovali dvě hlavní věci: objem krve v mozku (jako znak přicházející dodávky paliva) a hladinu neuronálního ATP (skutečnou energetickou měnu, kterou neurony používají). Také měřili astrocytický pyruvát, což je v podstatě prostředník, který pomáhá přeměnit krevní glukózu na energii vhodnou pro neurony.
Mozek plánuje dopředu (jaksi)
Jedním z nejzajímavějších zjištění bylo, že se týkalo časování. Přibližně 50 sekund před oficiálním začátkem REM spánku začal objem krve v mozku narůstat. Tento nárůst začal v zadní části mozku (posteriální kůra) a poté se pomalu posouval dopředu k přední části.
To naznačuje, že mozek se