Il cervello ha un carica-batterie, lo zucchero: non ci vedo dalla fame e scienza, esperimenti su topi confermano

Il cervello ha un carica-batterie, lo zucchero: non ci vedo dalla fame e scienza, esperimenti sui topi lo confermano. Il nostro cervello è un po’ come computer e smartphone. Funziona ad alta intensità energetica. Le cellule cerebrali dipendono principalmente dalla fornitura costante di glucosio, zucchero, che convertono in adenosina trifosfato (ATP) per alimentare l’elaborazione delle informazioni. L’ATP è il composto ad alta energia richiesto dalla quasi totalità delle reazioni metaboliche endoergoniche.

Quando siamo un po’ affamati, scrive Allison Whitten su Quanta magazine, il nostro cervello di solito non modifica molto il suo consumo di energia. Ma dato che gli esseri umani e altri animali hanno storicamente affrontato la minaccia di lunghi periodi di fame, a volte stagionalmente, gli scienziati si sono chiesti se i cervelli potrebbero avere una propria modalità di risparmio energetico per le emergenze.

Ora, in un articolo pubblicato su Neuron a gennaio, i neuroscienziati dell’Università di Edimburgo hanno scoperto una strategia di risparmio energetico nel sistema visivo dei topi che si può intendere valga anche per altri animali e per gli esseri umani.

Hanno scoperto che quando i topi venivano privati di cibo sufficiente per settimane consecutive – abbastanza a lungo da perdere il 15%-20% del loro peso normale, i neuroni nella corteccia visiva riducevano di un valore considerevole, fino a un terzo, la quantità di ATP usata.

Ma la nuova modalità di elaborazione ha avuto un costo in termini di percezione: ha compromesso il modo in cui i topi vedevano i dettagli del mondo. Poiché i neuroni in modalità a basso consumo elaboravano i segnali visivi in modo meno preciso, i topi sottoposti a restrizioni alimentari hanno ottenuto risultati peggiori in un compito visivo impegnativo

Se ti è mai capitato di non riuscire a concentrarti su un compito quando hai fame – o di pensare solo al cibo – le prove neurali ti sostengono. Il lavoro di alcuni anni fa ha confermato che la fame a breve termine può cambiare l’elaborazione neurale e influenzare la nostra attenzione in modi che possono aiutarci a trovare il cibo più velocemente.

Ma cosa succede dopo più di qualche ora di fame? I ricercatori si sono resi conto che il cervello potrebbe avere la possibilità di risparmiare energia riducendo i processi ad alta intensità energetica.
Il nuovo studio offre il primo sguardo su come il cervello si adatta per risparmiare energia quando il cibo scarseggia, ma non inesistente, per un lungo periodo.
Un’implicazione significativa delle nuove scoperte è che gran parte di ciò che sappiamo su come funzionano il cervello e i neuroni potrebbe essere stato appreso da cervelli che i ricercatori hanno involontariamente messo in modalità a basso consumo. È estremamente comune limitare la quantità di cibo a disposizione dei topi e di altri animali da esperimento per settimane prima e durante gli studi di neuroscienza per motivarli a svolgere compiti in cambio di una ricompensa alimentare. (Altrimenti, gli animali spesso preferirebbero semplicemente sedersi.)
“Un impatto davvero profondo è che mostra chiaramente che la restrizione alimentare ha un impatto sulla funzione cerebrale”, ha affermato Rochefort. I cambiamenti osservati nel flusso di ioni carichi potrebbero essere particolarmente significativi per i processi di apprendimento e di memoria, poiché si basano su cambiamenti specifici che avvengono nelle sinapsi.
“Dobbiamo riflettere molto attentamente su come progettiamo gli esperimenti e su come li interpretiamo se vogliamo porre domande sulla sensibilità della percezione di un animale o sulla sensibilità dei neuroni”, ha detto Glickfeld.
I risultati aprono anche nuove domande su come altri stati fisiologici e segnali ormonali potrebbero influenzare il cervello e se diversi livelli di ormoni nel flusso sanguigno potrebbero indurre gli individui a vedere il mondo in modo leggermente diverso.
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