Ptasi mózg potrzebuje trzy razy mniej paliwa niż mózg ssaka

Ptaki mają duże zdolności poznawcze i wysoki poziom inteligencji, a ich mózg zawiera znacznie więcej neuronów w porównaniu z mózgami ssaków o tych samych rozmiarach ciała. Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Ruhr University w Bochum (Niemcy) częściowo wyjaśnia, w jaki sposób ptaki mogą sobie pozwolić na utrzymanie tak wielu komórek mózgowych. Jak się okazało, komórki nerwowe ptaków zużywają trzy razy mniej "paliwa", jakim jest glukoza.

Komórki nerwowe (neurony) ptaków zużywają trzy razy mniej glukozy niż neurony ssaków przy podobnej wydajności mózgu - informuje pismo "Current Biology".

Przełomowe badanie z 2016 r. wykazało, że mózg ptaka zawiera znacznie więcej neuronów w porównaniu z mózgami ssaków o podobnej wielkości. Ponieważ tkanka mózgowa generalnie potrzebuje bardzo dużo energii, pojawiło się pytanie: w jaki sposób ptaki są w stanie utrzymać tak wiele neuronów?

Kaya von Eugen z Ruhr University w Bochum (Niemcy) i jej współpracownicy postanowili określić ilość energii zużywanej przez neurony ptaków na podstawie badań gołębi. Metabolizm mózgu oraz zużycie glukozy udało się oszacować dzięki odpowiednim metodom obrazowania oraz modelowaniu.

Jak się okazało, w stanie czuwania mózg gołębia zużywa zaskakująco niewiele glukozy (27,29 ± 1,57 µmol glukozy na 100 g na minutę). Oznacza to, że neurony w mózgu ptaków zużywają średnio trzy razy mniej glukozy niż te w mózgu ssaków.

Jak przypuszcza Von Eugen, te różnice mogą być związane z wyższą temperaturą ciała ptaków lub specyficznym układem ich mózgów. Mózg ptaka jest również przeciętnie mniejszy niż mózg ssaka. Ale mózgi ptaków zachowują imponujące możliwości, być może częściowo ze względu na mniej energochłonne, ale liczniejsze neurony.

"Nasze odkrycie wyjaśnia, w jaki sposób ptaki są w stanie wspierać tak dużą liczbę neuronów bez uszczerbku dla mocy przetwarzania - zaznacza von Eugen. - W długiej równoległej ewolucji ptaków i ssaków ptaki wyewoluowały mniejsze mózgi z dużą liczbą neuronów zdolnych do zaawansowanych funkcji poznawczych. I wydaje się, że połączony efekt elementów charakterystycznych dla ptaków - mały rozmiar neuronów, wysoka temperatura ciała i układ specyficzny dla mózgu ptaka - mógł wygenerować potencjalną przewagę w neuronalnym przetwarzaniu informacji z większą wydajnością".

Autorzy badań chcą się dowiedzieć więcej o sposobach, w jakie ptaki zmniejszają zużycie glukozy. Potrzebne są dalsze badania i testy, aby odkryć "dokładne mechanistyczne wyjaśnienie, w jaki sposób ptaki osiągają o tyle wyższą wydajność przetwarzania neuronowego".

Źródło: DOI: 10.1016/j.cub.2022.07.070 (PAP)

autor: Paweł Wernicki

pmw/ ekr/