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Cell子刊：鸟类神经元使用的葡萄糖比哺乳动物神经元少三倍德国波鸿鲁尔大学的Kaya von Eugen说:“最让我们惊讶的不是神经元消耗更少的葡萄糖——这可以通过神经元大小的差异来预测。但差异如此之大，大小差异不可能是唯一的影响因素。这意味着鸟类的大脑中一定有其他不同的东西，使它们能够保持这么低的成本。” 研究人员解释说，2016年的一项里程碑式的研究表明，与类似大小的哺乳动物大脑相比，鸟类的大脑拥有更多的神经元。由于大脑通常由能量消耗巨大的组织组成，这就提出了一个关键的问题:鸟类是如何支持这么多神经元的? 为了回答这个问题，冯·欧根和他的同事们开始根据对鸽子的研究来确定鸟类的神经元能量预算。他们使用成像方法来估计鸟类的葡萄糖代谢。他们还使用建模方法来计算大脑的代谢率和葡萄糖消耗。 他们的研究发现，鸽子清醒时大脑消耗的葡萄糖量出奇地低(每100克每分钟27.29±1.57 μmol葡萄糖)。这就意味着大脑的能量消耗出奇地低，尤其是与哺乳动物相比。 这意味着鸟类大脑神经元消耗的葡萄糖平均比哺乳动物大脑少三倍。换句话说，由于尚不清楚的原因，它们的神经元成本更低。 冯·欧根说，这种差异可能与鸟类较高的体温或它们大脑的特定布局有关。鸟类的大脑平均来说也比哺乳动物的大脑小。但它们的大脑仍然保持着令人印象深刻的能力，部分原因可能是它们的神经元成本更低，但数量更多。 冯·欧根说:“我们的发现解释了鸟类如何能够在不影响处理能力的情况下支持如此多的神经元。”“在鸟类和哺乳动物漫长的平行进化过程中，鸟类进化出了更小的大脑，拥有大量的神经元，能够实现高级认知表现。看起来，鸟类不同元素的组合效应——小神经元大小、高体温和鸟类大脑特定布局——可能在神经元处理信息的更高效率方面产生了可能的优势:廉价的神经元具有先进的处理能力。” 研究人员表示，他们现在想更多地了解鸟类神经元是如何消耗更少的葡萄糖的。虽然他们对其工作原理有了一些想法，但还需要进一步的研究和测试来揭示“鸟类如何获得如此高的神经元处理效率的确切机理解释”。 Journal Reference: Kaya von Eugen, Heike Endepols, Alexander Drzezga, Bernd Neumaier, Onur Güntürkün, Heiko Backes, Felix Ströckens. Avian neurons consume three times less glucose than mammalian neurons. Current Biology, 2022; DOI: 10.1016/j.cub.2022.07.070 |
