東京都醫科大學高級研究員 Akiyo Natsubori 和副研究員 Makoto Honda 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,我們發現神經的細胞內能量在整個大腦中波動皮質。

 在活體動物的大腦中,據說一種維持能量穩態的機制可以防止所有細胞活動所需的能量耗盡。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。

 這一次,研究小組實時測量了活小鼠大腦中ATP(三磷酸腺苷)的細胞內濃度,ATP(三磷酸腺苷)是一種用作細胞能量的分子。結果,小鼠大腦皮層興奮性神經細胞內ATP濃度在小鼠覺醒時較高,從覺醒到非快速眼動睡眠下降,到快速眼動睡眠進一步下降。另一方面,與小鼠醒來時相比,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,而在快速眼動睡眠期間則大大增加。

 此外,當細胞能量需求增加時,在覺醒期間,整個大腦皮層的神經元內 ATP 會增加。據預測,可能存在全腦水平的能量調節機制,在動物從睡眠到覺醒的大範圍大腦區域內,神經細胞中的細胞內 ATP 迅速增加。

 這項研究顛覆了活體動物大腦中“細胞能量水平始終保持恆定”的傳統預期,大腦皮層神經細胞中的能量隨著動物的睡眠和清醒而波動,得到了澄清。未來,有望闡明細胞內的能量消耗活動和大腦系統。

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-覺醒狀態而變化

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