大脑中的"负能量"被发现,可能和你想的不太一样!
大脑是全身最"败家"的器官:2%体重,却吃掉20%的氧气和25%的葡萄糖。可你有没有想过一个细思极恐的问题——如果能量供应慢了一拍,大脑会不会当场"死机"?
做fMRI(功能核磁共振)时科学家发现:某个脑区的神经元被激活后,要过5-7秒,流向那里的血液才会大幅增加。按常理,脑区一激活耗能增加,血糖就该立刻跟上。可这5-7秒的"血流真空期"里,大脑从来没宕机过——它到底在吃什么?
有人提出:也许血液里现成的血糖就够撑这几秒。华东理工大学王如彬教授团队不信,用自己的"王-张神经元模型"(把神经元等效成电容电阻电感电路)算了一笔账——结果连他们自己都不敢相信:神经元发放动作电位时,不是一路耗电到底,而是先从血流中吸收能量存起来再消耗。去极化阶段的功率是负值——这就是所谓"负能量"的由来。
2015年他们跟日本学者在《International Journal of Neural Systems》发论文,2019年在《力学学报》做了五层神经网络模拟,算出的结果是:血液中葡萄糖供能峰值比神经活动峰值晚5.6秒——和fMRI观测到的5-7秒几乎严丝合缝。
先别急着激动。这个"负能量"跟物理学里让虫洞洞开的那个神秘负能量完全是两码事。它指的是模型里功率函数出现的负值,物理图景其实很朴素:神经元像一个既能耗电也能充电的小电容,发放前先"吸一口"存着。说白了,"负能量"就是神经元的一笔"储能"。
可主流神经科学不干。另有解释说:神经元激活后要通过星形胶质细胞接力给血管传信号,这条信号链本身就需要1-5秒,再加上脑组织现成的葡萄糖储备和星形胶质细胞里的糖原——大脑撑这几秒根本不是什么负能量,是真的有备用。
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