Fale aktywności komórek nerwowych, które blokują wspomnienia, mogą mieć nieoczekiwaną pracę poza mózgiem: obniżanie poziomu cukru we krwi w organizmie.
Nowe eksperymenty pokazują, że tuż po wybuchu fal w hipokampie szczura poziom cukru w innych częściach ciała spadł. Wyniki krzywych, opublikowane 11 sierpnia w Nature, sugerują, że pewne rodzaje aktywności mózgu i metabolizmu są ze sobą splecione w zaskakujący i tajemniczy sposób.
„Ten artykuł stanowi znaczący postęp w zrozumieniu, w jaki sposób hipokamp moduluje metabolizm” – mówi Elizabeth Gould, neurobiolog z Princeton University, która nie brała udziału w badaniu.
Neuronowe dreszcze zwane ostrymi falami zygzakowatymi znajdują w mózgach ludzi, gdy uczą się nowych rzeczy i przywracają wspomnienia. Fale są również widoczne podczas głębokiego snu. Śpiące ssaki, ptaki, a nawet jaszczurki znane jako australijskie smoki mają te wybuchy aktywności elektrycznej. Uważa się, że fale ostrofalowe towarzyszą neuronalnej pracy polegającej na przekształcaniu wiedzy krótkotrwałej w pamięć długotrwałą.
Neurobiolog David Tingley zastanawiał się, czy te sygnały mogą również zmienić coś poza mózgiem. Pracując z neurobiologiem György Buzsákim z Uniwersytetu Nowojorskiego Grossman School of Medicine i współpracownikami, Tingley, obecnie na Uniwersytecie Harvarda, zainstalował na grzbietach szczurów ciągłe monitory stężenia glukozy. Urządzenia te, używane przez osoby z cukrzycą do kontrolowania poziomu cukru w płynie wokół komórek, zapewniają dobre przybliżenie poziomu cukru we krwi. Naukowcy jednocześnie zmierzyli fale mózgowe szczurów za pomocą elektrod wszczepionych w hipokamp, strukturę mózgu, która odgrywa kluczową rolę w pamięci.
Co jakiś czas elektrody wychwytywały skupiska fal. Monitory glukozy wykazały, że około 10 minut po ataku fal, poziom cukru w organizmie spadł. „Widzieliśmy te spadki u drugiego szczura, trzeciego i czwartego szczura”, mówi Buzsáki. „To było bardzo spójne. Wielkość jest niewielka, ale zapady są zawsze obecne”.
Aby sprawdzić, czy to połączenie między falami a cukrem było zwykłym zbiegiem okoliczności, naukowcy zmusili komórki nerwowe w hipokampie do odpalenia w odpowiedzi na światło, tworząc sztuczne zmarszczki. Rzeczywiście, po serii tych wymuszonych fal, poziom cukru u szczurów spadł.
Co więcej, kiedy naukowcy zagłuszali sygnały płynące z fal za pomocą leku, który wycisza komórki nerwowe w obszarze mózgu zwanym przegrodą boczną, poziom cukru nie spadł. Sugeruje to, że te zmarszczki wysyłają sygnały ping-pongowe przez mózg i ostatecznie mówią organizmowi, aby zmniejszył poziom cukru.
„Wszystko to było bardzo zaskakujące”, mówi Jan Born, neurobiolog, który bada metabolizm na Uniwersytecie w Tybindze w Niemczech. Można by oczekiwać, że zajęty mózg w pracy będzie potrzebował więcej energii w postaci cukru, a nie mniej, mówi Born, który napisał komentarz do nowego artykułu w tym samym numerze Nature. Ale tutaj „mózg mówi ciału: ‚Nie potrzebujemy tak dużo energii, więc obniż poziom glukozy’. Dlaczego?” mówi Born: „Trudno jest dostrzec jego funkcję”.
Buzsáki zastanawia się, czy te zmarszczki mogły początkowo ewoluować, aby wspomóc metabolizm. „Najpierw były przydatne dla ciała” – spekuluje. W miarę upływu czasu fale mogły zostać wciągnięte w inne zadania, takie jak przechowywanie pamięci.
Jeśli to nowo odkryte powiązanie między falami mózgowymi a metabolizmem istnieje u ludzi, może to sugerować sposób wpływania na poziom cukru poprzez podkręcanie fal, mówi Buzsáki, pomysł, który może okazać się przydatny dla osób z cukrzycą lub innymi problemami metabolicznymi. Hipokamp znajduje się głęboko w mózgu, ale jego aktywność można zmienić za pomocą wstrząsów magnetycznych lub elektrycznych w łatwiej dostępnych obszarach mózgu. Buzsáki ostrzega jednak, że zmiana zmarszczek z przyczyn metabolicznych jest odległym pomysłem.
