鸟类神经元使用的葡萄糖比哺乳动物神经元少三倍

“最让我们感到惊讶的不是，就其本身而言，神经元消耗更少的葡萄糖 - 这可能是由于神经元大小的差异所预期的，”德国波鸿鲁尔大学的Kaya von Eugen说。“但差异的幅度如此之大，以至于大小差异不能是唯一的促成因素。这意味着鸟类的大脑中必须有一些额外的不同，使它们能够保持如此低的成本。

研究人员解释说，2016年的一项具有里程碑意义的研究表明，与类似大小的哺乳动物大脑相比，鸟类大脑拥有更多的神经元。由于大脑通常由能量昂贵的组织组成，它提出了一个关键问题：鸟类如何能够支持这么多神经元?

为了回答这个问题，von Eugen及其同事开始根据对鸽子的研究来确定鸟类的神经元能量预算。他们使用成像方法，使他们能够估计鸟类的葡萄糖代谢。他们还使用建模方法来计算大脑的代谢率和葡萄糖消耗量。

他们的研究发现，当动物清醒时，鸽子大脑消耗的葡萄糖量低得惊人(每分钟每100克27.29±1.57μmol葡萄糖)。这意味着大脑的能量预算低得惊人，特别是当人们将其与哺乳动物进行比较时。

这意味着鸟类大脑中的神经元平均消耗的葡萄糖比哺乳动物大脑中的神经元少三倍。换句话说，由于尚不清楚的原因，它们的神经元成本较低。

冯·欧根说，这些差异可能与鸟类较高的体温或大脑的特定布局有关。鸟类的大脑平均也比哺乳动物的大脑小。但它们的大脑保留了令人印象深刻的能力，也许部分原因是它们的成本较低但数量较多。

“我们的发现解释了鸟类如何能够在不影响处理能力的情况下支持如此大量的神经元，”von Eugen说。“在鸟类和哺乳动物的漫长平行进化中，鸟类进化出具有大量神经元的较小大脑，这些神经元能够提高认知能力。而且，鸟类不同元素的组合效应 - 小神经元尺寸，高体温和鸟类大脑特异性布局 - 可能在以更高的效率处理信息神经元方面产生了可能的优势：具有先进处理能力的廉价神经元。

研究人员表示，他们现在想更多地了解鸟类的神经元如何消耗更少的葡萄糖。虽然他们对它的工作原理有想法，但需要进一步的研究和测试来发现“鸟类如何获得如此高的神经元处理效率的确切机械解释”。

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