據國外媒體報道，目前，最新研究表明，大腦可能是人體”消耗能量最高”的器官，大腦可能持續流失能量，所消耗能量佔人體消耗總能量的20%。 研究人員稱，一種叫做囊泡的小囊結構在腦細胞之間傳輸信息的時候，可能不斷地消耗人體能量，該能量消耗很可能是大腦的一種權衡作用，有利於隨時啟動腦細胞。

最新研究：大腦起搏器或可消除抑鬱症癥狀

這項最新研究報告發表在12月3日出版的《科學進展雜誌》上。

該研究報告第一作者蒂莫西·里安（Timothy Ryan）說：”大腦被認為是人體’消耗能量最高’的器官。 據悉，他是美國紐約市威爾康奈爾醫學院一位生物化學教授。

此前科學家認為這種能量消耗與大腦處於電活動狀態有關，這意味著腦細胞或者神經元不斷發出電信號進行交流，該過程會燃燒大量能量分子，即5′-三磷酸腺苷（ATP）。

里安指出，在過去幾十年裡，相關臨床研究表明，處於植物人或者昏迷狀態的大腦（該狀態下意味著非常少的腦電活動）仍然消耗大量能量。 因此，神經學家們面臨著一個難題：為什麼腦電活動無法耗盡大腦中所有能量，這是怎麼回事呢？

流失能量的囊泡

近年來，蒂莫西和研究同事一直在研究大腦中被稱為突觸的連接點，突觸神經元通過釋放充滿叫做神經遞質的囊泡，進行突觸神經元之間接觸和交流。

之前他們發現活躍的突觸會消耗大量能量，但在一項最新研究中，他們在實驗室培養皿中用毒素滅活老鼠神經元突觸，然後測量突觸內5′-三磷酸腺苷水準，研究人員結果發現，即使神經元不被啟動，突觸也會消耗許多能量。

為了尋找其中的原因，他們破壞了囊泡表面各種不同的泵狀結構，這些囊泡負責運輸和移除神經遞質和其他分子，因此該操作就相當於剝奪了突觸的動力，隨後他們使用螢光顯微鏡對突觸成像，並計算突觸燃燒了多少5′-三磷酸腺苷。

他們發現一種「質子泵」，其負責維持突觸的剩餘能量，大約是所有能量的44%，當他們進一步深入研究時，發現質子泵必須持續工作，並燃燒5′-三磷酸腺苷，因為囊泡一直在流失質子泵。

惰性突觸通過預先填充神經遞質，隨時準備啟動這些囊泡，研究人員是在囊泡表面泵結構的説明下做到這一點，這種類型的泵結構被稱為轉運蛋白，能夠改變形狀將神經遞質運送到囊泡中，作為交換，它們從囊泡內捕獲質子，改變其形狀並將質子從囊泡中排出。 為了使該過程有效，囊泡內部的質子濃度必須比周圍環境更高。

但是研究人員發現，即使囊泡充滿了神經遞質，轉運蛋白的形狀仍在繼續變化，儘管它們沒有向囊泡中運送神經遞質，但它們繼續噴出質子，這就需要質子泵持續工作，以補充囊泡中質子數量。

里安說：「所以我們發現了囊泡的低效表現，儘管其洩漏的質子數量很少，但一直處於洩漏狀態中，所消耗的能量是很大的，即使大腦沒有任何腦電活動，最終也會消耗很多的能量。 ”

據悉，這些研究是在實驗室中對老鼠神經元進行試驗的，但是人類和老鼠之間的大腦機制十分相似，因此該研究結論很可能也適用於人類大腦。

目前還不清楚為什麼人類大腦會進化形成這種能量洩漏機制，但這種簡單的形狀改變可能是為了讓囊泡能快速地存儲神經遞質，想像一下，如果你的汽車經常低速高檔下行駛，高檔下加速多少就浪費相應的燃料，或許讓突觸處於待命狀態下所付出的代價，相當於能量的低效利用。

賴安和研究同事希望這項發現不僅有助於人們對人類大腦的基本理解，而且還有助於臨床應用研究，例如：該發現可能更好地理解和治療某些疾病，在帕金森氏症等疾病中，大腦可能沒有足夠的能量來製造5′-三磷酸腺苷。 在該情況下，就相當於一輛汽車低速高檔運行，如果切斷了輸油管，真的就會有麻煩了。