Tämä löytö avaa uusia näkökulmia aivojen energian ja mielenterveyden välisiin suhteisiin. Tutkijat ovat ensimmäistä kertaa kartoittaneet mitokondrioiden tiheyttä ja tehokkuutta, paljastaen odottamattomia vaihteluita aivoalueiden mukaan.
MitoBrainMap: ainutlaatuinen kartoitus
Tämän kartan luomiseksi tiedemiehet leikkasivat ihmisaivot 703 mikroskooppiseen kuutioon. Jokainen näyte analysoitiin mitokondrioiden määrän ja suorituskyvyn mittaamiseksi. Nämä tiedot extrapoloitiin sitten tietokonesimulaation avulla koko aivoihin.
Kuva Columbian yliopistosta
Tulokset osoittavat, että mitokondriot eivät ole jakautuneet tasaisesti. Alueet, jotka ovat mukana monimutkaisissa kognitiivisissa toiminnoissa, kuten kuorikerros, sisältävät enemmän mitokondrioita ja ovat tehokkaampia. Tämä erikoistuminen heijastaa ihmisaivojen evoluutiota.
Tiimi on myös kehittänyt mallin, joka mahdollistaa mitokondriaalisen toiminnan arvioimisen tavanomaisista MRI-kuvista. Tämä edistysaskel voisi helpottaa neurodegeneratiivisten sairauksien, kuten Alzheimerin, tutkimista energiapuutosten yhteydessä.
Vaikutukset aivojen terveyteen
Aivojen uusilla alueilla, kuten kuorikerroksessa, mitokondriot ovat tehokkaampia kuin vanhoissa rakenteissa. Tämä ero voisi selittää, miksi tietyt sairaudet vaikuttavat mieluiten kognitioon tai muistiin.
Tutkijat aikovat nyt laajentaa tutkimuksiaan 500 aivoon tarkentaakseen johtopäätöksiään. Tavoitteena on ymmärtää paremmin yksilöllisiä vaihteluita ja niiden vaikutusta neurologisiin tai psykiatrisiin häiriöihin.
Tämä tutkimus korostaa energian merkitystä aivojen toiminnassa. Tämän ulottuvuuden integroiminen voisi avata uusia terapeuttisia mahdollisuuksia, jotka kohdistuvat erityisesti hermosolujen aineenvaihduntaan.
Lisätietoja: Mikä on mitokondrio?
Mitokondriot ovat soluelimiä, jotka löytyvät kaikista soluista ja ovat vastuussa energian tuottamisesta ATP-muodossa. Ne näyttelevät keskeistä roolia solujen aineenvaihdunnassa ja vaikuttavat kokonaisterveyteen.
Niiden toiminta riippuu monista tekijöistä, kuten ravinteiden saannista ja hapen saannista. Mitokondrioiden toimintahäiriö liittyy erilaisiin sairauksiin, neurodegeneratiivisista sairauksista aineenvaihduntahäiriöihin.
Toisin kuin muut solukomponentit, mitokondrioilla on oma DNA:nsä. Tämä erityisyys tekee niistä keskeisiä toimijoita ikääntymisen ja perinnöllisten sairauksien tutkimuksessa.
Miksi aivot kuluttavat niin paljon energiaa?
Aivot ovat äärimmäisen aktiivinen elin, joka tarvitsee jatkuvasti energiaa hermoyhteyksien ylläpitämiseksi. Jokainen ajatus, liike tai muisto perustuu ATP:ta kuluttaviin elektrokemiallisiin vaihtoihin.
Neuroneilla, erityisesti niiden synapseilla, on suuri energiankulutus. Siksi mitokondriot ovat tiheästi ryhmittyneet vastaamaan tähän kysyntään.
Tämä korkea kulutus selittää myös aivojen haavoittuvuuden energiapuutoksille, kuten aivohalvauksen tai vaikean hypoglykemian aikana.