Нейробиологи показали, чем питается наш мозг

Нейробиологи смогли получить особенные изображения клеток мозга с беспрецедентной детализацией. Эти изображения помогли ученым ответить на вопросы о кровоснабжении, а также о том, как именно питаются более активные части «серого вещества».

Группа исследователей во главе с Сян Цзи, Дэвидом Кляйнфельдом и их коллегами решила вопрос о потреблении энергии мозгом. Они сделали это с помощью изображений. полученных благодаря новым технологиям. В специализированном издании Neuron уже опубликовали первые результаты исследований.

– Мы разработали экспериментальный и вычислительный конвейер для маркировки, изображения и реконструкции микрососудистой системы в цельном мозге мыши с беспрецедентной полнотой и точностью», — рассказал профессор факультета физики Калифорнийского университета в Сан-Диего Кляйнфельд. — Это было похоже на обратную инженерию и позволило Сян осуществить сложнейшие вычисления.

Чтобы полностью понять и решить проблему, Джи Кляйнфельд и их коллеги из исследовательского кампуса Janelia при Медицинском институте Говарда Хьюза и инженерной школы Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс заполнили 99,9% сосудов в мозгу подопытных мышей — это почти 6,5 миллионов — – с гелем, меченным красителем. Затем они визуализировали весь мозг с точностью до микрометра. В результате получилось пятнадцать триллионов вокселей, или отдельных объемных элементов для каждого мозга, которые были преобразованы в цифровую сосудистую сеть. Ее можно было анализировать с помощью инструментов науки о данных.

С новыми изображениями в руках исследователи определили, что концентрация кислорода примерно одинакова во всех областях мозга. Но они обнаружили, что мелкие кровеносные сосуды являются ключевыми компонентами, которые компенсируют различные потребности в энергии. Например, тракты белого вещества, которые передают нервные импульсы через два полушария головного мозга и к спинному мозгу, являются областями с низкой потребностью в энергии. Исследователи определили здесь более низкие уровни кровеносных сосудов. Напротив, области мозга, которые координируют восприятие звука, используют в три раза больше энергии и, как они обнаружили, были обнаружены с гораздо более высоким уровнем плотности кровеносных сосудов.

– В эпоху усложнения биологических систем интересно наблюдать за появлением общих простых и количественных правил проектирования, лежащих в основе кажущихся сложными сетей в мозге млекопитающих, — сказал аспирант по физике Джи.

Что касается разницы между мозгом мужчин и женщин, то в этом плане ученые тоже сделали достаточно неожиданные выводы. Врачи развенчали популярные мифы о мужском и женском здоровье. А также о том, у кого серого вещества больше – у мужчин или у женщин.