Куда наш мозг тратит гигантское количество энергии, даже находясь в состоянии покоя?

Как известно, мозг потребляет 20% всей энергии человека, причем активно это делает даже в состоянии покоя, когда мы ничем не занимаемся. Так на что же мозг тратит более 90% расходуемой им энергии?



На этот вопрос дает ответ нейробиолог из IBM Джеймс Козлоски. Он предполагает, что на самом деле мозг постоянно прогоняет закольцованные сигналы по определенным путям из нейронов и тканей. Козлоски уподобляет эти пути городским улицам, по которым мозг проходит, возвращается, а затем проходит снова. Пути ведут по трем функциональным зонам в мозге: сенсорной (что происходит), поведенческой (что я по этому поводу могу сделать) и лимбической (что все это значит для меня).
В мозге существуют зоны, которые вбирают в себя новую информацию, но Козлоски утверждает, что большая часть энергии тратится именно на циклические процессы, на «закрытые петли», а не на, как считалось, более традиционные методы мышления, когда мозг воспринимает сигналы из внешнего мира и реагируют на них, отдавая команды телу.
Для проверки своей теории Козлоски прогнал модель через симулятор нейроткани IBM, набор алгоритмов, которые имитируют то, как нейроны активируются в мозге.
До этого мы видели подобную мозговую активность на сканах МРТ, но данное исследование может помочь понять, что же конкретно происходит на этих сканах. Козлоски говорит, что с эволюционной точки зрения такая стратегия, возможно, позволяет людям предсказать, что произойдет в новой ситуации, опираясь на опыт прошлого. Но одно следствие из новой теории функционирования мозга, теории «замкнутой петли», можно извлечь уже сейчас. Теперь, когда мы понимаем, как нейроны осуществляют коммуникацию, мы можем понять, как они физически влияют друг на друга, а следовательно, разобраться в функционировании, к примеру, болезни Хантингтона.
Как говорит сам Козлоски, «мы действительно не понимаем механизмов умственного здоровья и нейродегенеративных болезней. Болезнь Хантингтона вызывает единственный ген, но почему он дает эффект нейродегенерации, мы не понимаем».
Но если взглянуть на болезнь Хантингтона через призму новой модели, то получается, что информация, вырабатываемая одним неправильным геном, может каскадом вызвать искажение всего нейропути. Если ген вырабатывает мутировавший белок, меняющий то, как нейрон получает и принимает сигналы, то это может вызвать цепную реакцию, которая повлияет на бессчетное количество других нейронов, и это искажение еще и не может скорректироваться из-за «замкнутой петли».
Конечно, это все еще лишь гипотеза, но Козлоски оптимистично считает, что его модель поможет с новой точки зрения взглянуть на функционирование мозга. Ученый говорит, что следующим шагом будет изучение того, как выбираются пути в мозге. Как эволюционный биолог, Козлоски считает, что выбор определяется вполне объективными причинами, о которых мы пока еще не до конца знаем.