5

5

Помимо  изучения биоэлектрической активности головного мозга, в последние годы ученые получили возможность изучать  функциональную активность мозга, исследуя его энергетический обмен.

Важным шагом вперед в исследовании  энергетического  обмена мозга является метод, разработанный L. Sokoloff с сотрудниками в Национальном институте охраны психического  здоровья.  Этот метод позволяет визуально определять интенсивность энергетического обмена в клетках мозга. Аналог глюкозы-2-дезоксиглюкоза,  не  подвергаемый метаболизму в клетке вводится с радиоактивной меткой в кровь и по скорости его накопления можно судить о метаболической активности клетки. Эта методика  позволяет, например, определить – какие клетки мозга были  активны во время эксперимента.

Что  касается общего энергетического обмена, то из всех органов тела головной мозг является самым  активным  потребителем энергии,  что отражается в его обильном кровоснабжении и интенсивном потреблении кислорода. Мозг настолько интенсивно использует кислород (50 миллилитров в секунду), что, составляя всего 2% общего веса тела, поглощает примерно 20% поступающего в  организм кислорода. «Мозг, потребляющий «горючее» в огромных  количестве, крайне чувствителен к его отсутствию. Хотя у взрослого человека  вес мозга составляет только около 2% от веса тела, мозг потребляет примерно 25% всего  поглощаемого  организмом кислорода» (220). Такое огромное потребление энергии, как полагают,  объясняется  необходимостью поддерживать ионные градиенты по обе стороны нейронной мембраны, от чего  зависит  проведение импульсов в миллиардах нейронов мозга. Кроме того, это потребление энергии идет непрерывно: интенсивность метаболизма в мозгу относительно постоянна днем и ночью и иногда даже  несколько возрастает  во время фазы сна со сновидениями. Однако, чтобы не создалось ошибочного представления, следует сказать,  что  весь энергетический  эквивалент  метаболизма  мозга составляет всего около 20 ватт.

В  отличие  от  других органов тела, способных использовать разные виды «топлива» (сахара, жиры  и  аминокислоты),  нейроны  используют только глюкозу крови. Кроме того, в отличие от таких тканей,  как  мышцы, способных кратковременно функционировать в отсутствии кислорода, головной мозг полностью зависит от  окислительного  метаболизма.  Если  приток окисленной крови к мозгу прекратиться, то через 10 секунд наступит  потеря  сознания,  а затем  появляться стойкие нарушения. Подобный же эффект вызывает любое состояние, сопровождающееся понижением содержания глюкозы в крови, например гипогликемия у  больного  сахарным  диабетом, вызванная  передозировкой  инсулина.  Хотя тонкие регуляционные механизмы обеспечивают постоянство кровяного давления и  постоянный уровень кислорода и глюкозы в крови, очевидно, что чрезвычайная  гибкость поведения, ставшая возможной благодаря большим размерам и емкости головного мозга млекопитающих,  приобретена в процессе эволюции ценой высоких метаболических  затрат (167).

Мозг расходует примерно столько же кислорода, сколько и активная мышца. Но активная мышца может переносить столь  высокий расход кислорода сравнительно недолго, в то время как нервная система в течение всей жизни имеет такой высокий расход кислорода, и в период бодрствования, и во время сна – от рождения  и вплоть до самой смерти (184).

У  разных видов животных  после  оплодотворения наблюдается постепенное  усиление  интенсивности  дыхания и теплопродукции, которая постепенно начинает уменьшаться после  достижения  зрелости.  Рост  людей прекращается примерно к 20–25 годам, в этот же период происходит уменьшение основного обмена и теплопродукции.