作者:Kaya von Eugen 来源:《当代生物学》 发布时间:2022/9/9 19:03:28
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鸟类维持更多脑细胞秘密找到了

 

鸟类有令人印象深刻的认知能力,有些鸟甚至表现出了高水平的智力。与同等大小的哺乳动物相比,鸟类大脑也包含更多的神经元。

那么,鸟类如何维持更多脑细胞呢?现在科学家发现,其背后的秘诀是它们的神经元需要更少的葡萄糖“燃料”。相关研究9月8日发表于《当代生物学》。

“最让我们惊讶的不是神经元本身消耗的葡萄糖更少——这可以通过神经元大小的差异来预测。”德国波鸿鲁尔大学的Kaya von Eugen说,“但差异如此之大,大小不可能是唯一的影响因素。这意味着鸟类大脑中一定有其他东西,使它们能够保持这么低的燃料成本。”

研究人员解释说,2016年的一项里程碑式的研究表明,与类似大小的哺乳动物大脑相比,鸟类大脑拥有更多的神经元。由于大脑通常由能量消耗巨大的组织构成,这就提出了一个关键的问题:鸟类是如何支持这么多神经元的?

为了回答这个问题,von Eugen和同事们开始借助鸽子来研究确定鸟类神经元的能量预算。他们使用成像方法估计了鸟类的葡萄糖代谢,并使用建模方法计算了其大脑的代谢率和葡萄糖消耗。

研究发现,鸽子清醒时大脑消耗的葡萄糖量仅为每100克每分钟27.29±1.57 μmol葡萄糖。这就意味着大脑的能量消耗出奇的低,尤其是与哺乳动物相比。

这意味着鸟类大脑神经元消耗的葡萄糖平均为哺乳动物大脑的1/3。换句话说,由于不明原因,鸟类神经元所需燃料成本更低。

von Eugen说,这种差异可能与鸟类较高的体温或其大脑的特定布局有关。鸟类大脑平均而言比哺乳动物的大脑小,前者保持着令人印象深刻的能力,部分原因可能是它们的神经元运行成本更低,但数量更多。

“我们的发现解释了鸟类如何能够在不影响处理能力的情况下支持如此多的神经元。”von Eugen说,“在鸟类和哺乳动物漫长的平行进化过程中,鸟类进化出了更小的大脑,拥有大量的神经元,能够实现高级认知行为。看起来,鸟类各种特征的综合效应——小神经元、高体温和鸟脑特定布局——可能使其神经元能更高效处理信息:弱小神经元具有先进的处理能力。”

研究人员表示,他们现在想更多地了解鸟类神经元是如何消耗更少葡萄糖的。虽然,他们对相关工作原理有了一些想法,但还需要进一步研究和测试来揭示“鸟类获得如此高的神经元处理效率的确切机理”。(来源:中国科学报 冯维维)

相关论文信息:https://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2022.07.070

 
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