大腦對(duì)能量的需求很高，對(duì)缺氧反應(yīng)非常敏感。慕尼黑的路德維希·馬克西米利安斯大學(xué)(LMU)神經(jīng)生物學(xué)家現(xiàn)在首次成功地將耗氧量與某些神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)直接相關(guān)。

與體重相比，大腦需要不成比例的能量。該能量主要由耗氧量很大的需氧代謝過(guò)程產(chǎn)生。因此，大腦中的氧氣濃度是影響神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞功能的重要參數(shù)。然而，迄今為止尚不清楚大腦中消耗了多少氧氣以及它與神經(jīng)元活動(dòng)的關(guān)系。LMU神經(jīng)生物學(xué)家Hans Straka，SuzanÖzugur和Lars Kunz現(xiàn)在首次成功地在完整的大腦中直接對(duì)其進(jìn)行測(cè)量并將其與神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)相關(guān)聯(lián)?？茖W(xué)家在BMC Biology雜志上報(bào)告了他們的結(jié)果。

在一個(gè)已經(jīng)建立的動(dòng)物模型中，即有爪蛙Xenopus laevis的t，科學(xué)家們使用電化學(xué)傳感器來(lái)確定大腦和其中一個(gè)腦室中的氧氣濃度。他們能夠在藥理物質(zhì)的幫助下，專(zhuān)門(mén)控制大腦可用的氧氣量，并抑制神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)。以控制眼球運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)細(xì)胞為例，科學(xué)家成功地直接記錄了氧消耗與神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)之間的關(guān)系。Straka說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)在正常的空氣飽和環(huán)境中，大腦缺氧，這意味著無(wú)法檢測(cè)到氧氣。”因此，細(xì)胞立即將完全的氧氣用于合成能量豐富的物質(zhì)。如果可獲得的大氣中氧氣濃度的兩倍以上，則能量代謝就會(huì)飽和，并且大腦中會(huì)大量存在氧氣。Straka說(shuō)：“我們還能夠證明，在正常手術(shù)期間，僅約50%的氧氣用于神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)。”“因此，其他50%的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和維持神經(jīng)細(xì)胞的基本代謝率是必需的。但是，活性增強(qiáng)的神經(jīng)細(xì)胞會(huì)消耗更多的氧氣。”因此，膠質(zhì)細(xì)胞和維持神經(jīng)細(xì)胞的基本代謝率還需要另外50%。但是，活動(dòng)增加的神經(jīng)細(xì)胞會(huì)消耗更多的氧氣。”因此，膠質(zhì)細(xì)胞和維持神經(jīng)細(xì)胞的基本代謝率還需要另外50%。但是，活動(dòng)增加的神經(jīng)細(xì)胞會(huì)消耗更多的氧氣。”

為了更好地理解大腦中信息的處理方式，了解氧的有效性與大腦活動(dòng)之間的關(guān)系至關(guān)重要?？茖W(xué)家的研究結(jié)果對(duì)此提供了初步的見(jiàn)識(shí)，并且為進(jìn)一步研究大腦在未來(lái)的實(shí)驗(yàn)中的能量平衡以及測(cè)量各種神經(jīng)細(xì)胞功能的耗氧量提供了重要的基礎(chǔ)。從醫(yī)學(xué)的角度來(lái)看，這也可能是有意義的，例如，以更好地理解大腦缺氧的后果或更好地解釋通過(guò)成像技術(shù)獲得的關(guān)于大腦活動(dòng)的信息。