Новости всё Наука - iCity.life Ижевск

Знаете какой орган в человеческом организме является самым энергозатратным? Больше всего энергии (в состоянии покоя человека) потребляет мозг — для работы ему требуется до 25% от всей энергии, получаемой в результате обмена веществ. Причем только у людей мозг такой энергозатратный, что и не удивительно. Однако у других позвоночных он все равно потребляет не мало энергии — от 2 до 8%. Как не сложно догадаться, энергозатратность зависит от размеров этого органа и того, насколько он развит. При этом ранее считалось, что мозг птиц по энергозатратности не отличается от мозга животных, разумеется, с учетом размера. Однако недавнее исследование показало, что это не так. Птицы обладают более совершенным мозгом, причем это касается не только его энергоэффективности.

Птицы умнее млекопитающих?

У птиц мозг по отношению к размеру их тела меньше, чем у млекопитающих. Однако некоторые птицы по своим умственным способностям превосходят многих млекопитающих. К примеру, вороны, чей мозг весит всего 10-20 граммов, не уступают в этом плане шимпанзе, вес мозга которых составляет 400 граммов. То же самое касается и попугаев, которые иногда просто поражают своими умственными способностями. То есть, нет сомнения в том, что мозг птиц более эффективный.

В 2016 году ученым удалось выяснить с чем это связано. Как оказалось, нейроны мозга у птиц гораздо меньше по размеру, чем нейроны млекопитающих. Однако плотность нервных клеток в 2-3 раза выше. То есть, проще говоря, мозг птиц более плотно “упакован”. Но как птицам удается снабжать энергией такое большое количество нервных клеток?

Насколько мозг птиц более энергоэффективный

На поставленный вопрос удалось ответить ученым Рурского университета, о чем они сообщили в в издании Current Biology. Авторы работы изучали мозг голубей при помощи позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Чтобы оценить сколько энергии потребляют нервные клетки, они вводили модифицированную глюкозу с радиоактивным изотопом фтора. Последний выполнял функцию контрастного вещества.

Излучение изотопов позволяло ученым оценить как быстро мозг поглощает глюкозу и какой объем энергии он расходует. Причем “расход топлива” измеряли как у обычных, то есть бодрствующих голубей, так и после воздействия анестезии, когда птицы находились в состоянии полного покоя.

К удивлению авторов оказалось, что нервные клетки птиц потребляют в три раза меньше энергии в любом состоянии, чем нервные клетки млекопитающих. Удивление ученых вызвал не сам факт того, что нервные клетки птиц потребляют меньше глюкозы. Это было и так понятно, учитывая, что их размер меньше. Однако авторы не ожидали, что разница будет настолько большой.

Почему мозг птиц потребляет меньше энергии

Не стоит думать, что голуби глупые птицы, и поэтому их мозгу попросту не требуется большое количество энергии. Многие исследования говорят о том, что умственные способности голубей сильно недооценены. Поэтому, скорее всего, у них имеются дополнительные механизмы, которые позволяют снизить потребление глюкозы нейронами.

Вполне возможно, что определенную роль в этом играет более высокая температура тела. Но, скорее всего, есть и другие факторы, которые в настоящее время науке совершенно неизвестны. К слову, температура мозга человека тоже не 36,6 градусов, как многие могут подумать, а гораздо выше — достигает 40 градусов у здорового человека.

Возможно, мозг птиц берет энергию не только из глюкозы, но и других молекул. Однако вероятность того, что другие молекулы позволяют в три раза снизить потребность в глюкозе, крайне мала. Поэтому авторы работы предполагают, что сами нейроны мозга птиц умеют работать более экономно.

Исследование показало, что развитие мозга птиц пошло по своему пути, отличающемуся от эволюции мозга млекопитающих. По мнению ученых, люди смогли развиться в Homo Sapiens только по той причине, что в ходе эволюции возникли механизмы, способные снабжать сложный мозг большим количеством энергии.

У птиц же, в отличие от млекопитающих, вместе с мозгом совершенствовалась его энергоэффективность. Если проводить аналогию с компьютерами, то млекопитающие наращивали частоту процессора и повышали мощность питания, а птицы пошли по пути уменьшения внутренней архитектуры (техпроцесса).