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大脑是人体最复杂也最重要的器官，关于大脑，科学家仍有许多谜题需要解开，其中的一个谜题就是，大脑为何一直消耗着大量的能量?
“贪吃”能量的大脑
科学研究显示，尽管大脑的重量仅占人体重量的2%，但它“贪吃”葡萄糖的习惯使其成为了人体耗能最厉害的器官。当人体处于静止状态时(除了呼吸、消化和保持体温之外，不举行任何肢体活动)，大脑消耗的能量高达整个人体的20%至25%，这些能量主要是以葡萄糖的形式消耗掉的。幼年时期的孩童，大脑正处于快速发育期，此时的大脑甚至更“贪婪”，其消耗的能量可以占到整个人体的60%，险些是成人大脑耗能水平的3倍。
科学家之前以为，大脑云云“贪吃”的现象，应该是与大脑活泼的放电活动有关，即大脑神经元相互沟通时不停地发射电子交换信号，这个过程需要燃烧大量的能量分子——三磷酸腺苷(ATP)。然而，近几十年的临床研究显示，当人体处于植物人状态或昏迷状态时，大脑的放电活动是微乎其微的，但即使在这种状态下，大脑对葡萄糖的消耗，仍然比其他器官高出很多。
高耗能的囊泡
科学家感到很困惑——如果大脑在极度不活泼时仍然处于“耗能模式”，那么能量都用到哪里去了?一项新的科学研究似乎帮助科学家找到了答案——大脑中含有一种停不下来的“质子泵”，这导致大脑一直在流失能量。
科学家提到的“质子泵”，实在隐藏在大脑突触末端的微小的囊泡中。我们知道，大脑中的一个神经元向另一个神经元传递神经递质(神经元接受电信号后释放的化学物质)，要通过突触举行，而突触是大脑神经元相互接触的部位。不过，神经递质并不是直接从一个神经元传递到另一个神经元，它需要先添补在突触末梢的叫做“囊泡”的微型囊状物中，然后再由囊泡将其发送给其他神经元。所以，囊泡起到一个类似“信封”或者“容器”的作用，它不停地“吸入”和“泵出”需要“邮寄”的神经递质，不停地消耗着化学能。
大脑活泼的时候，电信号猛烈，神经递质不停地产生并被传递，神经元的突触末梢也就成为了大脑能量最主要的消耗部位。那么，如果大脑不活泼呢?科学家通过使用毒素让实验鼠的大脑停止活动，导致神经元突触不再活动，然后测试突触内三磷酸腺苷的消耗量。结果显示，突触末梢的耗能水平仍然很高，而且，这种高耗能主要是由囊泡造成的。
科学家发现，囊泡膜一直存在着叫做“质子流出”的能量泄漏，囊泡内的质子不断向外逃逸——这就导致了持续的能量流失。虽然每个囊泡的泄漏很小，但人脑中至少有数百万亿个突触囊泡，能量消耗加在一起将非常惊人。
现在，科学家还无法解释大脑为何会进化出这种能量泄漏机制，但随着科技的进步，科学家希望能够有办法安全地淘汰这种泄漏，从而减轻大脑的负担，或者为治疗脑部疾病提供新的医学方法。
来源：https://view.inews.qq.com/k/20241006A063BI00
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