Neuron burung menggunakan glukosa tiga kali lebih sedikit daripada neuron mamalia

Ringkasan: Neuron di otak burung lebih hemat energi daripada otak mamalia.

sumber: tekan sel

Burung memiliki kemampuan kognitif yang luar biasa dan menunjukkan tingkat kecerdasan yang tinggi. Dibandingkan dengan mamalia dengan ukuran yang hampir sama, otak burung juga mengandung banyak neuron.

Sekarang sebuah studi baru dilaporkan di biologi saat ini 8 September membantu menjelaskan bagaimana burung dapat menghemat lebih banyak sel otak: Neuron mereka mendapatkan lebih sedikit bahan bakar dalam bentuk glukosa.

“Yang paling mengejutkan kami bukanlah, per se, bahwa neuron mengkonsumsi lebih sedikit glukosa – ini bisa diprediksi oleh perbedaan ukuran neuron mereka,” kata Kaya von Eugen dari Ruhr University Bochum, Jerman.

Tetapi besarnya perbedaan itu begitu besar sehingga perbedaan ukuran tidak bisa menjadi satu-satunya faktor yang berkontribusi. Ini berarti pasti ada sesuatu yang lebih berbeda di otak burung yang memungkinkan mereka menghemat biaya.”

Para peneliti menjelaskan bahwa sebuah studi penting pada tahun 2016 menunjukkan bahwa otak burung mengandung lebih banyak neuron daripada otak mamalia berukuran sama. Karena otak umumnya terdiri dari jaringan yang sangat mahal, ini menimbulkan pertanyaan penting: Bagaimana burung dapat mendukung begitu banyak neuron?

Untuk menjawab pertanyaan ini, von Eugen dan rekannya menetapkan untuk menentukan anggaran energi saraf burung berdasarkan studi merpati. Mereka menggunakan metode pencitraan yang memungkinkan mereka untuk memperkirakan metabolisme glukosa pada burung. Mereka juga menggunakan metode pemodelan untuk menghitung tingkat metabolisme otak dan konsumsi glukosa.

Studi mereka menemukan bahwa otak merpati mengkonsumsi jumlah glukosa yang sangat rendah (27,29 ± 1,57 l glukosa per 100 g per menit) ketika hewan tersebut bangun. Ini berarti anggaran yang sangat rendah untuk energi otak, terutama jika dibandingkan dengan mamalia.

Ini berarti bahwa neuron di otak burung mengkonsumsi glukosa tiga kali lebih sedikit daripada rata-rata di otak mamalia. Dengan kata lain, neuron mereka, untuk alasan yang belum jelas, lebih murah.

Von Eugen mengatakan perbedaan tersebut kemungkinan terkait dengan suhu tubuh burung yang tinggi atau tata letak spesifik otak mereka. Otak burung juga rata-rata lebih kecil dari otak mamalia. Tetapi otak mereka mempertahankan kemampuan luar biasa, mungkin sebagian karena neuron mereka yang lebih murah tetapi lebih banyak.

“Temuan kami menjelaskan bagaimana burung mampu mendukung sejumlah besar neuron tanpa mengorbankan kekuatan pemrosesan,” kata von Eugen.

“Dalam evolusi paralel panjang burung dan mamalia, burung mengembangkan otak yang lebih kecil dengan sejumlah besar neuron yang mampu meningkatkan kinerja kognitif.

“Dan tampaknya efek gabungan dari elemen khas burung—ukuran neuron yang kecil, suhu tubuh yang lebih tinggi, desain khusus dari otak burung—mungkin telah menghasilkan keuntungan potensial dalam pemrosesan informasi saraf yang lebih efisien: murah. neuron dengan kekuatan pemrosesan.”

Para peneliti mengatakan mereka sekarang ingin memahami lebih banyak tentang bagaimana neuron burung mengkonsumsi lebih sedikit glukosa. Sementara mereka memiliki gagasan tentang cara kerjanya, lebih banyak studi dan pengujian diperlukan untuk mengungkapkan “penjelasan mekanistik yang tepat tentang bagaimana burung mendapatkan efisiensi tinggi dalam pemrosesan saraf.”

Pembiayaan: Karya ini didukung oleh Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Tentang penelitian ini di Neuroscience News

pengarang: Christopher Pinch
sumber: tekan sel
Kontak: Christopher Pinky – Jurnalisme Sel
gambar: Gambar ada di domain publik

pencarian asli: akses terbuka.
“Neuron burung mengkonsumsi glukosa tiga kali lebih sedikit daripada neuron mamaliaDitulis oleh Kaia von Eugen dkk. biologi saat ini

Ringkasan

Lihat juga

Neuron burung mengkonsumsi glukosa tiga kali lebih sedikit daripada neuron mamalia

Highlight

• Jaringan otak merpati yang terjaga mengkonsumsi 27,29 ± 1,57 l glukosa per 100 g per menit
• Ini sama dengan 1,86 x 10⁹ ±0,2 x 10⁹ mol glukosa per neuron per menit
• Dengan demikian, anggaran energi saraf merpati sekitar 3x lebih rendah daripada mamalia
• Ini mungkin menunjukkan pemrosesan saraf yang lebih efisien di clade burung

Ringkasan

Otak adalah salah satu jaringan paling mahal energi dalam tubuh mamalia.

Hal ini sebagian besar disebabkan oleh neuron yang mahal dengan kebutuhan glukosa yang tinggi.

Di seluruh mamalia, anggaran energi saraf tampaknya konstan, yang mungkin memaksakan kendala evolusioner pada perkembangan otak.

Dibandingkan dengan mamalia dengan ukuran yang sama, burung memiliki jumlah neuron yang lebih tinggi, dan fitur ini mungkin berkontribusi pada kecakapan kognitif mereka.

Kami mulai menentukan anggaran energi saraf burung untuk menunjukkan bagaimana mereka dapat secara metabolik mendukung sejumlah besar neuron. Kami memperkirakan metabolisme glukosa menggunakan positron emission tomography (PET) dan 2-[¹⁸F]fluoro-2-deoksiglukosa ([¹⁸F]FDG) sebagai radioaktif di kamar mandi terjaga dan dibius. Dikombinasikan dengan pemodelan kinetik, ini adalah standar emas untuk menentukan laju metabolisme konsumsi glukosa otak (CMR.)._GLC).

Kami menemukan bahwa jaringan saraf merpati mengkonsumsi 27,29 ± 1,57 M glukosa per 100 g per menit dalam keadaan terjaga, yang berarti anggaran energi saraf yang sangat rendah sebesar 1,86 × 10⁹ ±0,2 x 10⁹ mol glukosa per neuron per menit. Ini hampir 3 kali lebih rendah dari rata-rata pada neuron mamalia.

Anggaran energi saraf yang secara signifikan lebih rendah menjelaskan bagaimana merpati, dan mungkin spesies burung lainnya, dapat mendukung sejumlah besar neuron tanpa biaya metabolisme terkait atau mengganggu sinyal saraf. Keuntungan dari pemrosesan informasi saraf yang lebih efisien mungkin telah muncul selama perkembangan otak burung yang berbeda.