Kabutarlar miya samaradorligi bo‘yicha sutemizuvchilardan o‘zib ketdi to’liq malumot oling

Nemis olimlarining aniqlashicha, kabutarning bir gramm miyasi oʻrtacha kattalikdagi sutemizuvchilarning miyasiga qaraganda 2,5 baravar va har bir neyron uchun 3,5 baravar kam glyukoza isteʼmol qiladi. Qushlar miyasidagi neyronlarning bunday yuqori energiya samaradorligi sababi hali aniqlanmagan, ammo gap asab toʻqimalarining gistologik xususiyatlarida va miya haroratida boʻlishi mumkin. Maqola Current Biology jurnalida chop etilgan.

Burhus Frederik Skinner, 1950-yil / Jamoatchilik mulki

Miya va undagi neyronlar soni qanchalik koʻp boʻlsa, hayvonning xatti-harakati shunchalik murakkablashadi. Bu nafaqat miya kattaligiga, balki u bajaradigan ishning energiya sarfiga ham bogʻliq. Maʼlumki, issiqqon hayvonlar tanasining yuza qismi qanchalik katta boʻlsa, tanasining har bir grammi shunchalik kam energiya sarflaydi. Miya bilan ham vaziyat shunga oʻxshash va bu sarfning asosiy ulushi neyronlarga toʻgʻri keladi. Agar otga miyasining ishlashini taʼminlash uchun asosiy metabolizmning oʻrtacha bir yarim foizi kerak boʻlsa, kalamushda bu qiymat undan uch yarim baravar yuqoridir. Shunga mos ravishda markaziy asab tizimining asoratlanish qiymati ham kichik sutemizuvchilarda yuqoriroq. Miyaning bir grammini ishlatishdagi energiya sarfi boʻyicha katta farqqa qaramay, bitta hujayra miqyosida barcha sutemizuvchilarda yuzaga keladigan raqamlar bir xil boʻladi, chunki mayda hayvonlarda neyronlar zichligi odatda yuqori.

Ammo sutemizuvchilar va qushlarning xatti-harakatini solishtiradigan boʻlsak, qushlar tana hajmi va miyasiga qaraganda biz muntazam keltiradigan misollar timsolida murakkabroq xatti-harakatlarni namoyish etadi. Qushlar miyasida neyronlar zichligi sutemizuvchilarga qaraganda ancha yuqori (hech boʻlmaganda toʻtiqushlar va kognitiv funksiyalarni oʻrganish obyekti boʻlib xizmat qiladigan aqlli qushlar — qargʻasimonlarda shunday). Bundan kelib chiqadiki, qushlar miya faoliyatini taʼminlash uchun juda katta energiyaga ega boʻlishi kerak yoki bu ish kam energiya talab qilishi kerak.

Germaniyaning Boxum shahridagi Rur universiteti Feliks Shtryokens boshchiligidagi neyrofiziologlari va psixologlari muammoni oʻrganishga hamda kabutarlar miyasining aerob metabolizmi intensivligini oʻlchashga qaror qildi. Shu maqsadda miyaning PET-MRI skaneri 18F-ftordezoksiglyukoza tomir ichiga yuborilganidan soʻng toʻrtta uygʻoq va oltita behush qilingan kulrang toshkabutarlarda oʻtkazildi. Ushbu usul organlarning tomir ichiga yuborilgan glyukozani qabul qilishiga va uning bir qismi boʻlgan ftor izotopi detektor tomonidan qayd etiladigan hujayralardagi beta parchalanishni hosil qilishiga asoslanadi. Shunday qilib, qondagi glyukoza miqdorini va kiritilgan dori hajmini bilgan holda, qancha glyukoza isteʼmol qilinishini hisoblash mumkin. Jarayon davomida kabutarning harakatlanishiga yoʻl qoʻymaslik uchun olimlar qushning boshini tomografga mahkamlab qoʻydi.

Uygʻoq va behushlik paytida miyadagi ayrim qismlar metabolizmi intensivligidagi farqlar. Von Eugen va boshqalar / Current Biology, 2022-yil

Uygʻoq holda oʻlchanganida, kabutarlar miyasi behush holdan koʻra koʻproq energiya isteʼmol qilgan, garchi bu farq statistik ahamiyatli mezonlarga yetib bormagan boʻlsa ham (100 gramm miyaga bir daqiqada uygʻoq holda 27,29±1,57 mikromol, behushlik paytida 23,15±4,77, p=0,069). Bu farq birinchi navbatda behushlik paytidagi oldingi miya faoliyatining pasayishi bilan bogʻliq edi (p=0,015). Kabutar oʻlchamidagi sutemizuvchilarda (kulrang kalamush) bu miqdor 100 gramm miya uchun daqiqasiga oʻrtacha 68±4 mikromolni tashkil qiladi. Ushbu natijani qoʻlga kiritgach, mualliflar oldingi tadqiqotlar maʼlumotlaridan foydalanib, kabutar miyasining bitta neyroni qancha glyukoza isteʼmol qilishini hisoblashga qaror qildi. Maʼlumki, neyronlar miya energiya isteʼmolining 70–80 foizini tashkil qiladi va kabutarning miyasidagi neyronlar zichligi toʻqimalar bir milligrammiga 150 000 ta hujayradan toʻgʻri keladi. Hisob-kitoblar shuni koʻrsatdiki, boshqa tadqiqotchilarning ilmiy adabiyotlarda mavjud boʻlgan maʼlumotlariga koʻra, kabutar miyasining bitta neyroni daqiqasiga taxminan 1,86±0,2 femtomol yoki kalamushlarga qaraganda 3,6 baravar kam glyukoza isteʼmol qilar ekan.

Sutemizuvchilarga nisbatan olib qaraganda, kabutarlarda miya glyukozani nomutanosib ravishda kam isteʼmol qiladi. Von Eugen va boshqalar / Current Biology nashri, 2022-yil

Shtryokens va uning hamkasblari taʼkidlashicha, aniqlangan jarayonni amalga oshirish mexanizmlari hali ham nomaʼlum. Neyronlarning zichligi va soni boʻyicha hisob-kitoblarni taqqoslash shuni koʻrsatadiki, qushlardagi neyronlarning oʻrtacha hajmi kichikroq, ammo bu barcha neyronlarga taalluqli emas. Neyron qanchalik kichik boʻlsa, uning plazma membranasi maydoni, mitoxondriya ichidagi membrana yuzasi maydoni shunchalik kichik va jarayonlar davomiyligi qisqa boʻladi. Shunga koʻra, bunday hujayralar dam olish salohiyatini saqlab qolish va harakatni uzatish uchun kamroq energiya talab qiladi. Ular ichki mitoxondriyal membrananing katta maydoniga ega boʻlgan ulkan neyronlar bilan bir xil jadallikda oksidlovchi fosforlanish reaksiyalarini hosil qila olmaydi.

Qushlarda neyronlarning faollik xususiyatlari va harakat salohiyatlari farq qilishi ham mumkin (masalan, stimulga javoban faollashish chastotasi past). Hujayralar energiya isteʼmoliga taʼsir qilishi mumkin boʻlgan yana bir omil – miya harorati bilan bogʻliq. Na+/K+- AT fazalarning maqbul harorati (neyronlarning dam olish saloyihatini saqlab qolish uchun masʼul boʻlgan fermentlar) tana haroratidan yuqorida turibdi. Oʻz-oʻzidan miya haroratining baland boʻlishi tinch holatdagi energiya sarfining pasayishiga olib kelishi mumkin. Kabutar miyasi harorati uning oʻlchamidagi koʻpchilik sutemizuvchilar miya haroratidan bir necha daraja yuqori ekanini hisobga olsak, bu markaziy asab tizimi faolligidagi sarfga sezilarli hissa qoʻshishi va uning tezligini oshirishi mumkin.

Muallif: Sergey Zadvoriyev. Ushbu maqola nplus1.ru saytidagi “Голуби превзошли млекопитающих в эффективности мозга” nomli maqolaning tarjimasi.
Muqova surat: urhus Frederik Skinner, 1950-yil / Jamoatchilik mulki