Когда мозг обдумывает воспоминания, уровень глюкозы во всём остальном теле падает.

Мозгу нужно очень много энергии, и получает он её преимущественно из глюкозы: примерно половина глюкозных калорий, необходимых нашему телу в сутки, достаются именно мозгу. Очевидно, с такими энергетическими запросами он должен тщательно контролировать обмен веществ, и, в частности углеводный обмен. Он и регулирует – небольшой участок мозга под названием гипоталамус, совмещая нейронные и эндокринные сигналы, согласовывает энергетические запросы мозга и всех остальных органов.

Гиппокамп мыши в разрезе. (Фото: ZEISS Microscopy / Flickr.com) 

Однако, как пишут в Nature сотрудники Нью-Йоркского университета, есть ещё один отдел мозга, который влияет на обмен веществ – это гиппокамп, один из главных центров памяти и ориентации в пространстве. Нейроны гиппокампа простирают свои отростки в самые разные области мозга, в том числе и в гипоталамус. И у исследователей возникла мысль проверить, не участвует ли гиппокамп в глюкозной регуляции.

Время от времени в гиппокампе возникает характерная электрическая пульсация в виде зубчатых волн – SPW-Rs (sharp wave-ripples). Они появляются тогда, когда мозг занят чем-то, что связано с памятью.
Причём это не запоминание нового, но оживление каких-то прежних воспоминаний, обдумывание  информации, которая попала в мозг раньше. Считается, что серии волн SPW-Rs имеют отношение к принятию решений: эксперименты на крысах показали, что гиппокамп генерирует SPW-Rs тогда, когда крыса выбирает, куда пойти дальше, одновременно вспоминая, где она была и где не была, где ходила, а где нет. Кроме того, SPW-Rs появляются во время сна, когда мозг, как считается, заново обрабатывает полученные за день впечатления и выбирает, какие из них стоит запомнить надолго.

Исследователи наблюдали за SPW-Rs в гиппокампе крыс, одновременно измеряя уровень глюкозы в межклеточной жидкости с помощью специального датчика, вживлённого им под кожу спины. Выяснилось, что через десять минут после серии зубчатых волн уровень глюкозы падает – в среднем на 0,33 мг в 100 см³. Если волны SPW-Rs стимулировали искусственно, эффект был тот же: глюкозы в межклеточной жидкости становилось меньше. Скорее всего, её становится меньше не только в тканях спины, но и в других местах; тем не менее, хотя у нас и написано выше про «всё остальное тело», это ещё нужно специально проверить. Сигнал к понижению глюкозы шёл через гипоталамус: когда нейронный путь между гиппокампом и гипоталамусом разрывали, гиппокамп переставал влиять на уровень глюкозы.

Но влияет он на глюкозу не так, как можно было ожидать. Если бы мозгу в связи с повышенной активностью понадобилось больше энергии, и если бы он захотел откачать её из остальных органов, то он бы заставил их клетки перестать поглощать глюкозу. Тогда её в межклеточной жидкости стало бы больше, из неё она перешла бы в кровь, а кровь принесла бы её в мозг. Но тут всё выглядит так, как будто клетки, получив некий сигнал из мозга, быстро поглощают ту глюкозу, которая была вокруг них, и почему так происходит, ещё предстоит объяснить.

Тем не менее, новые данные чётко демонстрируют, что высшая нервная деятельность непосредственно влияет на углеводный метаболизм. Тут ещё можно представить, что, стимулируя волны SPW-Rs в мозге, можно нормализовать обмен веществ у больных диабетом второго типа – чьи клетки, как известно, перестают поглощать глюкозу. Но с этой идеей придётся повременить до тех пор, пока не станет ясно, почему умственные усилия заставляют глюкозу снижаться.