東京都醫學科學研究所首席研究員夏堀秋代和副研究員本田誠與東北大學和慶應義塾大學合作,成功測量了活體小鼠的腦能量。我們發現神經元的細胞內能量在整個過程中發生波動。大腦皮層。

 人們相信,在活體動物的大腦中,存在一種維持能量穩態的機制,以防止所有細胞活動所需的能量耗盡。人們曾預計這種機制將使活體動物大腦中的細胞能量水平保持恆定,但沒有研究證明這一點。

 在這項研究中,研究小組實時測量了活體小鼠大腦中 ATP(三磷酸腺苷)(一種用於細胞能量的分子)的神經元內濃度。結果,小鼠大腦皮層興奮性神經元的細胞內 ATP 濃度在清醒期間較高,在非快速眼動睡眠期間下降,在快速眼動睡眠期間顯著下降。另一方面,與小鼠清醒狀態相比,代表細胞能量供應的腦血流量在非快速眼動睡眠期間略有增加,在快速眼動睡眠期間大幅增加。

 此外,在清醒期間,當細胞的能量需求增加時,整個大腦皮層的神經元內 ATP 增加。據推測,可能存在一種全腦水平的能量調節機制,該機制響應動物的睡眠和清醒而迅速增加大腦大範圍內的神經元內ATP。

 這項研究推翻了“活體動物大腦中細胞的能量水平始終保持恆定”的傳統預期。未來,預計細胞內能量消耗活動和大腦系統將得到闡明。

論文信息:[通訊生物學] 小鼠皮質興奮性神經元細胞內ATP水平隨睡眠-覺醒狀態的變化

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