По какой причине птичий мозг работает экономнее звериного

Мозг — дорогое удовольствие, дорогое с точки зрения расхода энергии. В спокойном состоянии мозг взрослого человека поглощает 20–25% всей энергии, которую дают энергетические реакции обмена веществ.

У других позвоночных эти цифры меньше, от 2% до 8%, но и это довольно много. Естественно, энергетические траты на мозг зависят от его размеров, от его сложности и в целом от характера метаболизма (то есть от теплокровности или холоднокровности).

Если взять теплокровных птиц и зверей, мозг которых устроен достаточно сложно, то можно предположить, что для тех и других он будет в энергетическом смысле стоить одинаково — разумеется, с учётом того, что птичий мозг в целом заметно меньше звериного. Однако, как пишут в Current Biology сотрудники Рурского университета, это не так. С помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) исследователи измеряли, сколько глюкозы поглощает мозг голубей. Модифицированную глюкозу с радиоактивным изотопом фтора вводили голубям, глюкоза накапливалась в мозге, и по излучению изотопов можно было оценить, как быстро и как много её там скапливается — обычный вариант ПЭТ, используемый не только в фундаментальных исследованиях, но и в медицине. Голубей в аппарат для ПЭТ засовывали как в обычном бодрствующем состоянии, так и под анестезией.

После всех измерений и расчётов оказалось, что за одну минуту нейроны голубиного мозга поглощают примерно в три раза меньше энергии, чем нейроны мозга зверей. И это нельзя списать на какую-то особую глупость голубей — последние исследования говорят о том, что их умственные способности сильно недооценивали. Как и звери, они поддерживают постоянный уровень метаболизма. Впрочем, птичья температура выше, чем температура млекопитающих; возможно, повышенная температура птиц как-то связана с тем, что их нейроны требуют меньше глюкозы, но как именно связано одно с другим и вообще есть ли тут связь, не вполне ясно. Вообще говоря, хотя про любовь мозга к глюкозе всем хорошо известно, он может получать энергию и из других молекул. Возможно, птичий мозг пользуется альтернативными источниками энергии. Но в то же время кажется маловероятным, что какие-то альтернативные источники могут заменить ему троекратную экономию в глюкозе.

Авторы работы полагают, что нейроны птичьего мозга просто каким-то образом работают экономнее. Вообще у мозга птиц есть свои особенности: его нейроны невелики по сравнению со звериными, и в целом организация мозга отличается от организации мозга млекопитающих. (У ворон и попугаев в мозге вообще насчитали вдвое больше нейронов, чем у приматов.) Может быть, в сумме разные особенности организации нервной системы позволяют нейронам птиц поглощать меньше энергии. Но если уж мы вспомнили про ворон и попугаев, то было бы интересно проверить их мозг на энергопотребление: может быть, их нейроны будут в этом смысле более энергоёмкими.