Нейробіологи вперше створили карту вироблення енергії в мозку

Нейробіологи вперше створили карту поширення в різних ділянках мозку мітохондрій, тобто частин клітин, відповідальних за вироблення енергії. З її допомогою з’ясувалося, що ділянки мозку, які з’явилися в процесі еволюції пізніше, містять більше мітохондрій, що пов’язано з більшими витратами енергії на складні розумові процеси. Дослідники сподіваються, що карта мітохондрій у мозку допоможе краще зрозуміти механізми появи психіатричних і нейрологічних захворювань, пов’язаних із порушенням роботи ділянок мозку. Дослідження опублікували в журналі Nature.

Кількість мітохондрій у мозку, вигляд з зовнішнього боку (c) та з боку перерізу між півкулями (d), а також у білій речовині (e). Синій колір позначає найменшу щільність мітохондрій, червоний — найбільшу. Rosenberg et al. / Nature, 2025

Як створювали карту поширення мітохондрій?

Для дослідження науковці використали мозок чоловіка, який у 54 роки раптово помер від серцевого нападу. Вони зробили зріз правої півкулі мозку товщиною два сантиметри, який пізніше заморозили за температури -80 градусів Цельсія. Цей фрагмент мозку порізали на куби зі стороною три міліметри, що відповідає роздільній здатності магнітно-резонансної томографії та інших методів вивчення активності мозку.

У 703 кубічних фрагментах мозку науковці вивчали вміст ферментів і ДНК мітохондрій, щоб оцінити густину їхнього розташування в цьому фрагменті. Поєднавши дані про кількість мітохондрій у кожному кубі, науковці створили карту їх поширення у зразку мозку. А використавши дані про активність мозку та поширення мітохондрій у зразку, дослідники створили модель, яка передбачила кількість мітохондрій в інших ділянках мозку.

Дослідники підтвердили ефективність цієї моделі за іншими замороженими фрагментами мозку людей, у яких вона правильно передбачила кількість мітохондрій. З допомогою карти поширення мітохондрій в мозку науковці з’ясували, що сіра речовина, яка здебільшого складається з тіл нейронів, містить на понад 50 відсотків більше мітохондрій за білу, яка складається з відростків нейронів. Крім того, мітохондрії сірої речовини виробляли енергію більш ефективно, ніж у білій, що свідчить про більшу потребу в енергії в тілах нейронів, хоча сигнали в мозку передають саме їхні відростки.

• Раніше науковцям вдалося зафіксувати «втечу» мітохондріальної ДНК у ядро різних клітин людського організму, зокрема в мозку, що пов’язали з меншою тривалістю життя.