Метаболические процессы в нервных клетках головного мозга

У нас приходит через клетки комплекс веществ и проходит каждый раз фильтрацию, то есть там стоит много барьерных рамок.

Сегодня мы продолжаем нашу передачу о мозге!

Примерно одну десятую тела, занимает наш мозг, но при этом потребляет в состояние покоя примерно 10 процентов энергии, а при движении до 25 % энергии.

Что бы он нормально работал, необходимо питать. Заставить мозг работать трудно!

В норме то ,что вы относите в туалет, до 10%,это от работы мозга. А у некоторых особо умных, до четверти, но это редкость. И это к счастью, потому что если так усиленно думать , то начинается умственное истощение, потому что тех или иных метаболитов не хватает и через неделю такой энергии, происходит истощение. И что бы этого не было , надо поддерживать нормальный метаболизм мозга. А это складывается из нескольких компонентов. Сейчас мы об этом поговорим.

Самое главное в этих компонентах -это сахар, т. е сахароза. Это колоссальный расход. При среднем размере мозга, человеческий мозг потребляет на прямую от 100-120 гр сахара, глюкозы или фруктозы. Это очень много. Это сопоставимо с мышечными дозами. Поэтому наш язык так устроен. Кончики языка содержат рецепторы к коротким углеводам, т. е сахарозы. Поэтому растущие дети так любят сладкое, мозг то растет!!

Потребность у младенца больше чем у взрослого человека и три четверти, потребляет именно его мозг.

Сахара это с одной стороны диабет, а с другой стороны это необходимое питание для мозга.

И здесь надо сделать пояснение. Если вы будете исключать его из рациона, то организм будет его искать различными способами. Сахара это главный субстрат для энергии организма и тут мы должны сказать, что один грамм сахара дает 7 млн. ккал при полном его окисление, т. е гигантское количество.

Один грамм моль АТФ , это тот АТФ который запасается в клетках, которые обеспечивают энергией нейроны, что бы работал головной мозг работал.

Т. е это колоссальный запас энергии в виде химических связей. Значит нам сахар нужен для того , что бы запасти энергию АТФ.

АТФ это такая молекула, где в макроэнергетических связях запасается энергия химических связей и нейрон ее потом использует. Причем этот процесс очень динамический и быстрый, поскольку запаса внутри этого нейрона примерно на 5-6 минут .

При этом АТФ это не единственный источник энергии , есть более ценный.

Существует следующая метаболическая ступенька и он называется гиперкинеза за которое в 20 раз активнее чем АТФ и в ней через комплекс химических реакций запасается огромное количество энергии, т. е получается креатин фосфат, который в 8-10 раз активнее АТФ. Но для этого нужен набор соответствующих ферментов и время. Когда АТФ очень много креатин фосфат запасается в нейронах, и тоже исчерпывается за 6-8 мин.

Но этим все не исчерпывается . Сахар сахаром, но мы все время стараемся побольше употреблять сахара , что бы накопить АТФ и креатин фосфат.

Но кроме этого мозг все время перестраивается. Почему трудно создать искусственный интеллект, да потому что мозг обладает особенностью, которая инженерами не может быть смоделирована. А именно, нейроны всю дорогу образуют между собой и разрушают синоптические связи. Причем каждый синепс там обладает тысячами возможностями модифицировать сигнал через прохождение через мембрану. Таким образом синопсис являются не только информационно передающей системой, поддерживающей циркуляцию системы памяти, но еще и все время перестраиваются, а для этого нужны липиды, то есть жиры, и жиров разных.

И в развитии, пока ребенок растет, в тех же младших классах школы , холестерин активно синтезируется и как в эмбриональном развитии так и в процессе всего роса мозга.

Как был придуман бизнес проект, по борьбе с холестерином.

Дело в том ,что в Америке в морге работал малограмотный лаборант санитар и как человека творческого его осенило, что все болезни происходят от холестерина. И он написал тоненькую брошурку, где излагал свои мысли, он изложил в концепцию.

Конечно его подняли на смех, холестерин синтезируется даже в детском организме. Когда есть холестерин, значит что то произошло, организм борется .Но фарм фирмы сообразили,что холестерин легко определять и можно выпустить целую сотню препаратов и продавать их налево и направо.

Кроме этого у нас есть еще кое какие липиды. Например цирибразиты , которые образуются в волокнах, нервных клеток и ганглиозиты 90% которых образуются в телах нейронов.

Тут можно передать большой привет вегетарианцам, потому что не в растениях ни в микроорганизмах их нет.

Если вы не будете кормить свой мозг, то он будет работать на грани функциональности.

Надо отметить ,что обмен липидов идет медленно. Есть ужасно быстро меняющиеся, такие как фосфатидинхолин и еще парочка холинов, которые меняется очень быстро.

Еще есть у нас белки и аминокислоты.

У нас приходит через клетки комплекс веществ и проходит каждый раз фильтрацию, то есть там стоит много барьерных рамок, но аминокислоты туда проходят и в первую очередь это аспрогин глутамат или его производные, которые составляют до 70% этого пула.

И количество их колоссальна, при этом концентрация как известно РНК, за счет того что нейроны вынужденны все время синтезировать медиаторы, формировать и разрушать свои синопсы, там активно работает синтетический аппарат.

Это гигантское количество РНК в котором и происходит синтез этих соединений. Это морфологическое отличие клетки от всех других клеток в организме.

Связанно это с тем, что приходится много чего синтезировать и использовать для обмена в мозге. Но есть соединения в мозге которые практически отсутствуют.

Определяется сытость мозга, имеется ввиду готовность к усвоению информации по тому чего не хватает.

А не хватать может много чего, потому что общий обмен сахаров, липидов и аминокислот, осуществляется по одному пути, а водно-солевой по другому.

Внутри мозга каждая глиальная клетка связана с одной стороны с капилляром, а с другой стороны с нейроном.

Через каждые 50-100 микрон мозг пронизывает капиляр. Это гигантская сосудистая система, которая обеспечивает повышение энергетического обмена в случае задумчивости до 25 %.

Вся эта штука работает очень интенсивно и через эти сосуды подводятся пища к глиальным клеткам, которые протаскивают все через свое тело выдают нейронам. В тоже время нейрон съев все это отдает им все продукты распада. Все это и называется гемотемэнцефолический барьер.

Нужно сказать, что все обмены кислородом, липидов, углеводов происходят через эти глиальные клетки.

А обмен воды и электролитов, через сосудистые сплетения. И если вдруг что там затромбируется, то будет катастрофа или гидроцефалия.

Вода из сосудистых сплетений попадает в мозговые желудочки, в центральный канал спинного мозга и проходит и вытекает с гигантской скоростью. Вместе с ней приходят электролиты, те самые которые поддерживают возможность передачи сигнала вдоль аксонов

нервных клеток, что и является одним из ключевых событий.

Нужно помнить общие принципы , матерям подростков.

Во-первых у детей связь метаболизма с кровотоком практически отсутствует. Если пихать ребенка в томограф и вдруг мамаша хочет исследовать его мозг, с функционально точки зрения, то это может плохо кончится. У детей формирует индивидуальная сосудистая сеть и свези между тем о чем ребенок думает и как меняется сосудистая кровоток не существует.

Все это возникает через 2-3 года, после полового созревания.

Кроме того активность глюкозы в процессе созревания мозга имеет закономерность и это процесс созревания , а не локализация особых талантов.

Есть и приятные вещи связанные со старостью, потому что связывание глюкозы в старости более всего в лобных областях. Старики становятся коварны и изобретательны.

Перейдем к вопросам.

Вопрос: Как известно, на протяжение нашей жизни мы воспринимаем время по разному, как во время смерти мозг воспринимает время, может как вечность?

Ответ С.В. Савельева: Во время смерти человек ничего не воспринимает, связь останавливается и дальше нисушествует. Время не играет никакой роли, а только события.

Вопрос: Бывает рассеянность и в тоже время трезвенность

Ответ С.В. Савельева : У многих людей меняется активность мозга и легкая алкоголизация может помочь. Первая порция пищи независимо что вы съели и выпили и она приврашается в сахар и спирт.

Вопрос: В Америки не борятся уже 15 лет с холестерином, а лечат сосуды, которые вызывают выработку этих холестеринов в печени.

Ответ С.В. Савельева : Совершено верная позиция. Надо бороться с причинами почему этот холестерин вырабатывается

Вопрос: К моменту рождения количество нейронов сформировано, возможно взять двух человек с одинаковыми мозгами и у одного будет чуть больше, за счет того что у одного нейрон чуть больше.

Ответ С.В. Савельева : Теоретически да, фактически нет. Мозг развивается конкуренция очень большая.

Вопрос: Дети и ЭКО?

Ответ С.В. Савельева: Способ разведения детей с помощью ЭКО, это старая история. На самом деле в сельском хозяйстве этим начали баловаться еще до второй мировой войны.

Сейчас это делают на людях. Но статистика,говорит, что у этих детей не все благополучно с нервной системой и огромная проблема с репродуктивной точки зрения. Но надо все таки решать старым методом.

Ученые утверждали , что у нас обмен лучше, чем у других млекопитающих. И проводили этот опыт,давая ради активную пищу и показали, что у нас обмен в два раза больше.

Но это неудивительно. У нас и мозг больше.

Еще оно утверждение. В Швейцарии изучали различные хокс гены. Известно, что они нигде не используются и проявляются как побочный продукт . Так вот швейцарские ученые показали, что пальцы, пенис и клитор имеют одинаковый морфогенез. Это блестящие открытие.

Многие пытаются создать искусственный мозг, в том числе через создания в программных синупсов. Они пытаются сделать сложным, чтоб сигналов проходило много. И они используют транзисторы , но транзисторы непростые , а с тремя электродами. И оно дает 500 состояний , но информационный переход через такое состояние сомнительно.

А в Канзасском университете сделали гигроморфный чип, который умудряется запоминать при повторении предыдущие сигналы. Блестящие достижение конечно. Т.е ценность его невелика.

Из авторской программы профессора Сергея Вячеславовича Савельева "Вынос мозга" (выпуск №8 от 02.09.2017)

Как и другие ткани, мозг нуждается в кислороде и питательных веществах для покрытия его метаболических потребностей. Однако существует ряд особенностей мозгового метаболизма, на которые следует обратить внимание.

Интенсивность общего метаболизма мозга и метаболизма нейронов. В состоянии бодрствующего покоя на долю метаболизма мозга приходится примерно 15% общего метаболизма организма, хотя масса мозга составляет только 2% общей массы тела. Следовательно, в покое метаболизм мозга на единицу массы ткани примерно в 7,5 раз превышает усредненный метаболизм тканей, не относящихся к нервной системе.

Большая часть этого избыточного метаболизма мозга связана с нейронами, а не с глиальной поддерживающей тканью. Причем главными потребителями энергии в нейронах являются ионные насосы их мембран, транспортирующие главным образом ионы натрия и кальция из нейронов наружу, а ионы калия — внутрь клетки. Каждый раз, когда нейрон проводит потенциал действия, эти ионы движутся через мембраны, увеличивая потребность в дополнительном мембранном транспорте для восстановления соответствующей разности концентраций ионов по обе стороны мембран нейронов.
Следовательно, во время чрезмерной мозговой активности метаболизм нервной ткани может возрастать на величину вплоть до 100-150%.

Особая потребность мозга в кислороде - отсутствие значительного анаэробного метаболизма. Большинство тканей тела могут существовать без кислорода в течение нескольких минут, а некоторые — даже до 30 мин. В это время тканевые клетки получают энергию за счет процессов анаэробного метаболизма, что означает освобождение энергии путем частичного распада глюкозы и гликогена, но без связывания их с кислородом.

Этот путь доставки энергии сопряжен с расходом громадных количеств глюкозы и гликогена. Тем не менее, анаэробный путь метаболизма действительно поддерживает жизнь тканей.

Мозг не способен к энергетически значимому объему анаэробного метаболизма. Одной из причин этого является высокая интенсивность метаболизма нейронов, поэтому основная часть нервной активности зависит от постоянной доставки кислорода кровью. Эти факты, вместе взятые, позволяют понять, почему при внезапном прекращении мозгового кровотока или полном отсутствии кислорода в крови бессознательное состояние может развиться в течение 5-10 сек.

В нормальных условиях энергетические нужды мозга обеспечиваются в основном глюкозой. В нормальных условиях почти вся энергия, используемая клетками мозга, обеспечивается глюкозой, доставляемой кровью. Как и в отношении кислорода, глюкоза должна постоянно доставляется из капиллярной крови: в любой момент необходим двухминутный запас глюкозы в нейронах в виде гликогена.

Важной особенностью снабжения нейронов глюкозой является независимость транспорта глюкозы через их клеточную мембрану от инсулина, хотя в большинстве других клеток тела инсулин необходим для доставки в них глюкозы. Следовательно, у больных тяжелым диабетом при практически нулевом уровне секреции инсулина глюкоза все же легко диффундирует в нейроны, что чрезвычайно важно для предупреждения потери умственных функций у таких больных.

Однако при передозировке вводимого инсулина у больного диабетом концентрация глюкозы в крови может резко снизиться, поскольку избыток инсулина ведет к тому, что почти вся глюкоза крови быстро транспортируется в громадное количество инсулинозависимых ненервных клеток всего организма, особенно в клетки скелетных мышц и печени. Когда это случается, в крови остается недостаточное количество глюкозы для адекватного снабжения нейронов, и ментальные функции серьезно нарушаются — вплоть до развития коматозного состояния, но чаще отмечаются нарушение умственной деятельности и психические расстройства, причиной которых является передозировка инсулина.

Строение нейрона

Каждая структура в организме человека состоит из специфических тканей, присущих органу или системе. В нервной ткани – нейрон (нейроцит, нерв, неврон, нервное волокно). Что такое нейроны головного мозга? Это структурно-функциональная единица нервной ткани, входящая в состав головного мозга. Кроме анатомического определения нейрона, существует также функциональное – это возбуждающаяся электрическими импульсами клетка, способная к обработке, хранению и передаче на другие нейроны информации с помощью химических и электрических сигналов.

Строение нервной клетки не так сложно, в сравнении со специфическими клетками прочих тканей, также оно определяет её функцию. Нейроцит состоит из тела (другое название – сома), и отростков – аксон и дендрит. Каждый элемент неврона выполняет свою функцию. Сома окружена слоем жирной ткани, пропускающая лишь жирорастворимые вещества. Внутри тела располагается ядро и прочие органеллы: рибосомы, эндоплазматическая сеть и другие.

Кроме собственно нейронов, в головном мозге преобладают следующие клетки, а именно: глиальные клетки. Их часто называют мозговым клеем за их функцию: глия выполняет вспомогательную функцию для нейронов, обеспечивая окружение для них. Глиальная ткань предоставляет возможность нервной ткани регенерации, питания и помогает при создании нервного импульса.

Количество нейронов в головном мозге всегда интересовало исследователей в области нейрофизиологии. Так, численность нервных клеток варьировалось от 14 миллиардов до 100. Последними исследованиями бразильских специалистов выяснилось, что число нейронов составляет в среднем 86 миллиардов клеток.

Инструментом в руках нейрона являются отростки, благодаря которым нейрон способен выполнять свою функцию передатчика и хранителя информации. Именно отростки формируют широкую нервную сеть, что позволяет человеческой психике раскрываться во всей ее красе. Бытует миф, будто умственные способности человека зависят от количества нейронов или от веса головного мозга, но это не так: гениями становятся те люди, у которых поля и подполя мозга сильно развиты (больше в несколько раз). За счет этого поля, отвечающие за определенные функции, смогут выполнять эти функции креативнее и быстрее.

Аксон – это длинный отросток нейрона, передающий нервные импульсы от сомы нерва к другим таким же клеткам или органам, иннервируемым определенным участком нервного столба. Природа наделила позвоночных животных бонусом – миелиновым волокном, в структуре которого находятся шванновские клетки, между которыми располагаются небольшие пустые участки – перехваты Ранвье. По ним, как по лесенке, нервные импульсы перескакивают от одного участка к другому. Такая структура позволяет в разы ускорить передачу информации (примерно до 100 метров в секунду). Скорость передвижения электрического импульса по волокну, не обладающего миелином, составляет в среднем 2-3 метра в секунду.

Иной вид отростков нервной клетки – дендриты. В отличие от длинного и цельного аксона, дендрит является короткой и разветвленной структурой. Этот отросток не участвует в передачи информации, а только в ее получении. Так, к телу нейрона возбуждение поступает с помощью коротких веток дендритов. Сложность информации, которую дендрит способен получит, определяется его синапсами (специфические нервные рецепторы), а именно его диаметром поверхности. Дендриты, благодаря огромному количеству своих шипиков, способны устанавливать сотни тысяч контактов с другими клетками.

Отличительной особенностью нервных клеток является их обмен веществ. Метаболизм в нейроците выделяется своей высокой скоростью и преобладанием аэробных (основанных на кислороде) процессов. Такая черта клетки объясняется тем, что работа головного мозга чрезвычайно энергоемкая, и его потребность в кислороде велика. Несмотря на то, что вес мозга составляет всего 2% от веса всего тела, его потребление кислорода составляет примерно 46 мл/мин, а это – 25% от общего потребления организма.

Главным источником энергии для ткани мозга, кроме кислорода, является глюкоза, где она проходит сложные биохимические преобразования. В конечном итоге из сахарных соединений высвобождается большое количество энергии. Таким образом, на вопрос о том, как улучшить нейронные связи головного мозга, можно ответить: употреблять продукты, содержащие соединения глюкозы.

Функции нейрона

Несмотря на относительно не сложное строение, нейрон обладает множеством функций, главные из которых следующие:

• восприятие раздражения;
• обработка стимула;
• передача импульса;
• формирование ответной реакции.

Функционально нейроны подразделяются на три группы:

Кроме этого в нервной системе функционально выделяют еще одну группу – тормозящие (отвечают за торможения возбуждения клеток) нервы. Такие клетки противодействуют распространению электрического потенциала.

Классификация нейронов

Нервные клетки разнообразны как таковые, поэтому нейроны можно классифицировать, отталкиваясь от разных их параметров и атрибутов, а именно:

• Форма тела. В разных отделах мозга располагаются нейроциты разной формы сомы:
  • звездчатые;
  • веретеновидные;
  • пирамидные (клетки Беца).
• По количеству отростков:
  • униполярные: имеют один отросток;
  • биполярные: на теле располагаются два отростка;
  • мультиполярные: на соме подобных клеток располагаются три или более отростков.
• Контактные особенности поверхности нейрона:
  • аксо-соматический. В таком случае аксон контактирует с сомой соседней клетки нервной ткани;
  • аксо-дендритический. Данный тип контакта предполагает соединение аксона и дендрита;
  • аксо-аксональный. Аксон одного нейрона имеет связи с аксоном другой нервной клетки.

Для того чтоб осуществлять осознанные движения нужно, чтобы импульс, образовавшийся в двигательных извилинах головного мозга смог достичь необходимых мышц. Таким образом, выделяют следующие виды нейронов: центральный мотонейрон и таковой периферический.

Первый вид нервных клеток берет свое начало у передней центральной извилины, расположенной спереди от самой большой борозды мозга – борозды Роланда, а именно от пирамидных клеток Беца. Далее аксоны центрального нейрона углубляются в полушария и проходят сквозь внутреннюю капсулу мозга.

Периферические же двигательные нейроциты образованы двигательными нейронами передних рогов спинного мозга. Их аксоны достигают различных образований, таких как сплетения, спинномозговые нервные скопления, и, главное – мышц-исполнителей.

Развитие и рост нейронов

Нервная клетка берет свое начало от клетки-предшественницы. Развиваясь, первые начинают отрастать аксоны, дендриты дозревают несколько позже. Под конец эволюции отростка нейроцита у сомы клетки образуется маленькое уплотнение неправильной формы. Такое образование называется конусом роста. В нем содержатся митохондрии, нейрофиламенты и трубочки. Постепенно созревают рецепторные системы клетки и расширяются синаптические области нейроцита.

Проводящие пути

Нервная система имеет свои сферы влияния по всему организму. С помощью проводящих волокон осуществляется нервная регуляция систем, органов и тканей. Мозг, благодаря широкой системе проводящих путей, полностью контролирует анатомическое и функциональное состояние всякой структуры организма. Почки, печень, желудок, мышцы и другие – все это инспектирует головной мозг, тщательно и кропотливо координируя и регулируя каждый миллиметр ткани. А в случае сбоя – корректирует и подбирает подходящую модель поведения. Таким образом, благодаря проводящим путям организм человека отличается автономностью, саморегуляцией и адаптивностью к внешней среде.

Проводящий путь – это скопление нервных клеток, функция которых заключается в обмене информации между различными участками тела.

• Ассоциативные нервные волокна. Эти клетки соединяют между собой различные нервные центры, что располагаются в одном полушарии.
• Комиссуриальные волокна. Эта группа отвечает за обмен информацией между аналогичными центрами головного мозга.
• Проекционные нервные волокна. Данная категория волокон сочленяет головной мозг со спинным.
• Экстероцептивные пути. Они несут электрические импульсы от кожи и других органов чувств к спинному мозгу.
• Проприоцептивные. Такая группа путей проводят сигналы от сухожилий, мышц, связок и суставов.
• Интероцептивные проводящие пути. Волокна этого тракта берут начало из внутренних органов, сосудов и кишечных брыжеек.

Взаимодействие с нейромедиаторами

Нейроны разного местонахождения общаются между собой с помощью электрических импульсов химической природы. Так, что же лежит в основе их образования? Существуют так называемые нейромедиаторы (нейротрансмиттеры) – сложные химические соединения. На поверхности аксона располагается нервный синапс – контактная поверхность. С одной стороны находится пресинаптическая щель, а с другой – постсинаптическая. Между ними находится щель – это и есть синапс. На пресинаптической части рецептора располагаются мешочки (везикулы), содержащие определенное количество нейромедиаторов (квант).

Когда импульс подходит к первой части синапса, инициируется сложный биохимический каскадный механизм, в результате которого мешочки с медиаторами вскрываются, и кванты веществ-посредников плавно вытекают в щель. На этом этапе импульс исчезает, и появляется вновь только тогда, когда нейромедиаторы достигают постсинаптической щели. Тогда снова активируются биохимические процессы с открытиями ворот для медиаторов и те, действуя на мельчайшие рецепторы, преобразуются в электрический импульс, идущий далее в глубины нервных волокон.

Между тем выделяют разные группы этих самых нейромедиаторов, а именно:

• Тормозные нейромедиаторы – группа веществ, осуществляющие тормозное действие на возбуждение. К ним относят:
  • гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК);
  • глицин.
• Возбуждающие медиаторы:
  • ацетилхолин;
  • дофамин;
  • серотонин;
  • норадреналин;
  • адреналин.

Восстанавливаются ли нервные клетки

Долгое время считалось, что нейроны не способны к делению. Однако такое утверждение, согласно современным исследованиям, оказалось ложным: в некоторых отделах мозга происходит процесс нейрогенеза предшественников нейроцитов. Кроме того, мозговая ткань обладает выдающимися способностями к нейропластичности. Известно множество случаев, когда здоровый участок мозга берет на себя функцию поврежденного.

Многие специалисты в области нейрофизиологии задавались вопросом о том, как восстановить нейроны головного мозга. Свежими исследованиями американских ученых выяснилось: для своевременной и правильной регенерации нейроцитов не нужно употреблять дорогие препараты. Для этого необходимо лишь составить верный режим сна и правильно питаться с включением в диету витаминов группы В и низкокалорийной пищи.

В случае если произойдет нарушение нейронных связей головного мозга, те способны восстановиться. Однако существуют серьезные патологии нервных связей и путей, такие как болезнь двигательного нейрона. Тогда необходимо обращаться к специализированной клинической помощи, где врачи-неврологи смогут выяснить причину патологии и составить правильное лечение.

Люди, ранее употреблявшие или употребляющие алкоголь, часто задают вопрос о том, как восстановить нейроны головного мозга после алкоголя. Специалист бы ответил, что для этого необходимо систематично работать над своим здоровьем. В комплекс мероприятий входит сбалансированное питание, регулярное занятие спортом, умственная деятельность, прогулки и путешествия. Доказано: нейронные связи головного мозга развиваются через изучение и созерцание категорически новой для человека информации.

В условиях перенасыщения лишней информацией, существования рынка фаст-фуда и сидящего образа жизни мозг качественно поддаётся различным повреждениям. Атеросклероз, тромботические образование на сосудах, хронические стрессы, инфекции, – все это – прямая дорога к засорению мозга. Несмотря на это существуют лекарства, восстанавливающие клетки головного мозга. Основная и популярная группа – ноотропы. Препараты данной категории стимулируют обмен веществ в нейроцитах, увеличивают стойкость к кислородной недостаточности и оказывают позитивный эффект на различные психические процессы (память, внимание, мышление). Кроме ноотропов, фармацевтический рынок предлагает препараты, содержащие никотиновую кислоту, укрепляющие стенки сосудов средства и другие. Следует помнить, что восстановление нейронных связей головного мозга при приеме различных препаратов является долгим процессом.

В нервной ткани, составляющей всего 2% массы тела человека, потребляется 20% кислорода, поступающего в организм. За сутки в мозге окисляется 100-120 г глюкозы. В состоянии спокойного бодрствования на долю мозга приходится примерно 15 % общего метаболизма, следовательно, в покое метаболизм мозга на единицу массы ткани примерно в 7,5 раз превышает усредненный метаболизм тканей, не относящихся к нервной системе. Большая часть повышенного метаболизма мозга связана именно с нейронами, а не с глиальной тканью.

Главным потребителем энергии в нейронах являются ионные насосы их мембран, транспортирующие главным образом ионы натрия и кальция наружу, а калия – внутрь клетки. Во время проведения потенциала действия увеличивается потребность в дополнительном мембранном транспорте для восстановления соответствующей разности концентраций ионов по обе стороны мембран нейронов. Функция нервной клетки заключается в проведении нервного импульса, который зависит от градиента концентрации ионов K+ и Nа+ внутри и вне клетки. АТФ необходима для поддержания активной работы Nа+/K+ — АТФ-азы — фермента, поддерживающего потенциал покоя и восстанавливающего его после прохождения нервного импульса.

Поэтому, во время интенсивной мозговой активности метаболизм нервной ткани может возрастать на 100-150 % . Основной путь получения энергии - аэробный распад глюкозы по ГБФ-пути. Глюкоза является почти единственным энергетическим субстратом, поступающим в нервную ткань, который может быть использован ее клетками для образования АТФ. Полное окисление 1 грамм-молекулы глюкозы сопровождается выделением 686000 калорий энергии, при этом только 12000 калорий необходимо для образования 1 грамм-молекулы АТФ. За счет последовательного поэтапного расщепления молекулы глюкозы при окислении каждого моля образуется 38 моль АТФ. Проникновение глюкозы в ткань мозга не зависит от действия инсулина, который не проникает через гематоэнцефалический барьер. Влияние инсулина проявляется лишь в периферических нервах. следовательно, у больных тяжелым диабетом при практически нулевом уровне секреции инсулина глюкоза легко диффундирует в нейроны, что чрезвычайно важно для предупреждения потери умственных функций у данной категории больных.

В нормальных условиях почти вся энергия, используемая клетками мозга обеспечивается глюкозой, доставляемой кровью. Глюкоза должна постоянно доставляться из капиллярной крови: в любой момент необходим двухминутный запас глюкозы в нейронах в виде гликогена. Окисление неуглеводных субстратов с целью получения энергии невозможно, поэтому при гипогликемии и/или даже кратковременной гипоксии в нервной ткани образуется мало АТФ. Следствием этого являются быстрое наступление коматозного состояния и необратимых изменений в ткани мозга. Процессы метаболизма глюкозы осуществляются в теле нейрона, и его отростках, шванновских клетках (миелиновой оболочке), следовательно, все отделы нервной ткани способны синтезировать АТФ.

Высокая скорость потребления глюкозы нервными клетками обеспечивается, в первую очередь, работой высокоактивной гексокиназы мозга. В отличие от других тканей, здесь гексокиназа не является ключевым ферментом всех путей метаболизма глюкозы. Гексокиназа мозга обладает в 20 раз большей активностью, чем соответствующий изофермент печени и мышц. Под воздействием гексокиназы и при участии АТФ глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат. Фосфорелирование глюкозы является необратимым процессом и служит способом захвата глюкозы клетками.

Глюкоза немедленно связывается с фосфатом и в такой форме уже не может покинуть клетку. Активность изоцитратдегидрогеназы даже при нормальном уровне утилизации глюкозы в состоянии покоя максимальна. Поэтому при повышенном энергопотреблении нет возможностей ускорения реакций ЦТК. Образование НАДФН2, который используется в нервной ткани в основном для синтеза жирных кислот и стероидов, обеспечивается сравнительно высокой скоростью протекания ГМФ-пути распада глюкозы. Энергия АТФ в нервной ткани используется неравномерно. Аналогично скелетным мышцам, функционирование нервной ткани сопровождается резкими перепадами в потреблении энергии. Скачкообразное повышение энергозатрат происходит при очень быстром переходе от сна к бодрствованию.

Для этого существует еще один механизм: образование креатинфосфата. Несмотря на исключительную важность АТФ в качестве способа трансформации энергии, это вещество не является самым представительным хранилищем макроэргических фосфатных связей в клетках Количество креатинфосфата, содержащего макроэргические фосфатные связи, в клетках в 3-8 раз больше. Кроме того, в условиях организма макроэргические фосфатные связи креатинфосфата содержат более 13000 к/моль.

В отличие от АТФ креатинфосфат не может действовать как агент, напрямую сопряженный с переносом энергии питательных веществ функциональным системам клетки, но он может обмениваться энергией с АТФ. Когда в клетках присутствует чрезвычайно большое количество АТФ, энергия АТФ используется для синтеза креатинфосфата, который становится дополнительным депо энергии. Затем, по мере использования АТФ, энергия, содержащаяся в фосфокреатине, быстро возвращается АТФ, которую последняя может передавать функциональным системам клеток. Эта реакция полностью обратима, ее направление зависит от соотношения АТФ/АДФ в клетках нервной ткани. В условиях покоя концентрация АДФ в клетках низка, поэтому химические реакции, которые зависят от АДФ как одного из субстратов, осуществляются медленно. Таким образом, АДФ является главным лимитирующим скорость фактором практически всех путей обмена энергии. Когда клетки активируются, АТФ превращается в АДФ, увеличивая его концентрацию пропорционально степени активности клетки. Повышение концентрации АДФ автоматически увеличивает скорость всех метаболических реакций, направленных на высвобождение энергии из питательных веществ. Снижение активности клетки приостанавливает высвобождение энергии вследствие очень быстрого превращения АДФ в АТФ.

Известно, что на работу мозга расходуется около 20% энергии, производимой человеческим организмом. Но на что расходует эту энергию сам мозг? До недавних пор считалось, что практически вся потребляемая мозгом энергия используется для передачи нервных импульсов, другими словами - на мыслительную деятельность. Сегодня полагают, что только две трети потребляемой мозгом энергии расходуется на распространение импульсов, а оставшаяся часть идёт на поддержание жизнедеятельности клеток самого мозга (С.Е.Северин, 2009). Эксперименты, проведённые на лабораторных крысах с использованием магнитно-резонансной томографии, помогли установить взаимосвязь между интенсивностью обмена веществ – "скоростью" синтеза молекулы АТФ – и энергопотреблением при различных уровнях мозговой активности. Это в свою очередь позволило оценить, какая часть общего расхода энергии не зависит от мозговой активности и расходуется на "собственные нужды", в данном случае на поддержание так называемого изоэлектрического состояния: равенства положительных и отрицательных зарядов в клетках мозговой ткани.

Известно, что физические упражнения приводят к значительному расходованию глюкозы мышцами. По этой причине в момент физических нагрузок уровень глюкозы в крови человека снижается. При этом мозг переходит на использование молочной кислоты. Одним из важнейших факторов, определяющих специфику реакции разных нейронов на недостаток кислорода, является их различие в энергетических потребностях. Последнее, по-видимому, определяется степенью разветвленности дендритов и общей площадью клеточной мембраны, поляризация которой требует постоянного расхода энергии. Системы и центры, включающие в себя преимущественно нейроны, богатые дендритами (новая кора с ее богатейшей сетью вставочных нейронов, клетки Пуркинье мозжечка), согласно этой гипотезе, оказываются особенно ранимыми при гипоксии.

Вероятно, существенную роль играют и особенности биохимии нейронов разных областей мозга (теория патоклиза - тенденция определенного анатомического образования центральной нервной системы реагировать определенным патологическим процессом на данный повреждающий фактор, например образование очагов некроза и кист в бледном шаре при отравлении окисью углерода (Рубенштейн, 1998). Именно различием биохимической структуры нейронов пытаются объяснить неодинаковую ранимость различных секторов гиппокампа. При умирании от кровопотери на фоне длительной артериальной гипотензии важнейшее значение приобретают особенности кровоснабжения различных образований мозга, так как в этих случаях в более выгодном положении оказываются области мозга, расположенные ближе к магистральным сосудам (подкорковые области, системы основания мозга, особенно ствол), функции которых угасают позднее функций новой коры больших полушарий.