餓久了，大腦會進入“省電模式”！感官被削弱，還看不清

有沒有想過，大腦其實跟手機、電腦一樣，也有 節能模式。

科學家最新發現，小鼠在長期節食的情況下，它的大腦就會進入這種模式，從而導致視覺感知的精度會變低。

換言之，在這種狀態下，小鼠看整個世界都是低分辨率的。

來康康這是一項什么樣的研究。

大腦如何節能

盡管大腦只占到身體質量不到2%，但卻消耗了大約20%的人體總熱量攝入，其中皮層網絡就占據了50%能量消耗。

但正如手機和電腦沒電會切換到低功耗模式，以保持基本任務流程正常運行。

作為類比，人類的大腦是否也會有它的節能策略？

以此為背景，來自愛丁堡大學的神經科學家們，就開始從小鼠的視覺系統入手。

首先，設置環境。研究人員連續三周限制老鼠的食物量，讓他們的體重降低15%-20%。

特別注明： 并沒有挨餓。

接著， 評估神經元的活動以及ATP的消耗。

我們的腦細胞，主要依賴于葡萄糖的穩定輸送，將他們轉化成三磷酸腺苷 （ATP），促進其信息處理。

研究人員檢測了小鼠的初級視覺皮層系統 V1的信息編碼和能量消耗。

具體方法上，他們設計了一個有著兩個“出口”的水下室， 每個出口標有不同角度的黑白條圖案。

其中垂直 （90度） 圖像是真出口，老鼠可以通過這個口離開水面。

幾番訓練之后，老鼠學會了將出口與垂直角度的圖案相關聯。

到真正試驗階段，研究人員采用全細胞膜片鉗和雙光子成像來記錄和評估。

結果發現，當正確圖像與錯誤圖像之間差異很大時，小鼠很容易找到平臺。

但當圖片角度與正確的之間小于10度的時候，節食的小鼠便無法再像吃飽的小鼠那樣準確的區分他們了。

到神經活動上， 研究人員測量了神經元內部電壓尖峰的數量，即神經元用來交流的電信號。

結果顯示節食小鼠與對照組的尖峰率相似，但突觸處ATP的使用量大幅減少，比例高達29%。

此外他們還發現了神經元的兩個變化，一則是神經元增加了輸入電阻，這就降低了突觸處電流；二則靜息膜電位的去極化，從而保留了神經元的興奮性。

而在小鼠恢復到正常飲食，體重也回到原來水平之后，它的視覺感知能力也恢復如初。

研究人員認為，神經元編碼精度的降低與食物限制下，脂肪量調節激素—— 瘦素水平的降低有關

此前也有類似研究

事實上，早在2016年就有過相關的研究：短期饑餓會改變神經元處理信息的方式。

當時，來自密歇根大學的神經科學家發現，當饑餓的小鼠在看到食物相關照片時，神經元會變得很活躍。

但只要他們吃飽飯，這種神經元活動就會減少。

在人類成像的研究中，也得到了同樣的結果。

而在更早之前，有研究者還意識到，在饑餓幾小時后，大腦會選擇性地節能。

哪個過程最耗能，就關閉哪個。

2013年，法國科學家在蒼蠅大腦中發現，他們會關閉形成長期記憶的大腦通路。

如果強制激活這個通路，饑餓的蒼蠅會死得更快。

不過在更先進的大腦中是否也有類似的行為，目前尚不得知。

至于這次這篇論文，則是首次研究了長期節食后，大腦如何適應來節省能量。

感興趣的旁友，可戳下方論文了解更多～

論文鏈接：

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(21)00839-4