Las neuronas de las aves usan tres veces menos glucosa que las neuronas de los mamíferos

Resumen: Las neuronas en los cerebros de las aves son más eficientes energéticamente que los cerebros de los mamíferos.

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Las aves tienen capacidades cognitivas notables y muestran un alto nivel de inteligencia. En comparación con los mamíferos de aproximadamente el mismo tamaño, los cerebros de las aves también contienen muchas neuronas.

Ahora, un nuevo estudio publicado en biología actual El 8 de septiembre ayuda a explicar cómo las aves pueden preservar más células cerebrales: sus neuronas obtienen menos combustible en forma de glucosa.

“Lo que más nos sorprendió no fue, per se, que las neuronas consumieran menos glucosa; esto podría haberse predicho por las diferencias en el tamaño de sus neuronas”, dice Kaya von Eugen de la Universidad Ruhr de Bochum, Alemania.

Pero la magnitud de la diferencia es tan grande que la diferencia de tamaño no puede ser el único factor contribuyente. Esto significa que debe haber algo adicionalmente diferente en el cerebro de las aves que les permita mantener los costos muy bajos”.

Los investigadores explicaron que un estudio histórico realizado en 2016 mostró que el cerebro de las aves contiene más neuronas que el cerebro de un mamífero de tamaño similar. Dado que los cerebros generalmente se componen de tejido muy costoso, surge una pregunta importante: ¿Cómo pueden las aves soportar tantas neuronas?

Para responder a esta pregunta, von Eugen y sus colegas se propusieron determinar el presupuesto de energía neuronal de las aves basándose en estudios de palomas. Utilizaron métodos de imagen que les permitieron estimar el metabolismo de la glucosa en las aves. También utilizaron métodos de modelado para calcular la tasa metabólica del cerebro y el consumo de glucosa.

Sus estudios encontraron que el cerebro de la paloma consume una cantidad sorprendentemente baja de glucosa (27,29 ± 1,57 μl de glucosa por 100 g por minuto) cuando el animal está despierto. Esto se traduce en un presupuesto sorprendentemente bajo para la energía cerebral, especialmente en comparación con los mamíferos.

Esto significa que, en promedio, las neuronas del cerebro de las aves consumen tres veces menos glucosa que las del cerebro de los mamíferos. En otras palabras, sus neuronas, por razones que aún no están claras, son menos costosas.

Von Eugen dice que las diferencias probablemente estén relacionadas con la alta temperatura corporal de las aves o el diseño específico de sus cerebros. El cerebro de las aves también es más pequeño en promedio que el cerebro de los mamíferos. Pero sus cerebros conservan habilidades sorprendentes, quizás en parte debido a sus neuronas menos costosas pero más numerosas.

“Nuestro hallazgo explica cómo las aves son capaces de soportar un gran número de neuronas sin comprometer el poder de procesamiento”, dice von Eugen.

“En la larga evolución paralela de las aves y los mamíferos, las aves desarrollaron cerebros más pequeños con una gran cantidad de neuronas capaces de un rendimiento cognitivo avanzado.

“Y parece que el efecto combinado de los elementos distintivos de las aves (el tamaño pequeño de las neuronas, la temperatura corporal más alta, el diseño particular del cerebro de las aves) puede haber generado una ventaja potencial en el procesamiento neuronal más eficiente de la información: bajo costo neuronas con poder de procesamiento”.

Los investigadores dicen que ahora quieren entender más acerca de cómo las neuronas de las aves consumen menos glucosa. Si bien tienen ideas sobre cómo funciona, se necesitan más estudios y pruebas para revelar “la explicación mecánica precisa de cómo las aves obtienen una eficiencia tan alta en el procesamiento neuronal”.

Financiación: Este trabajo fue apoyado por la Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Sobre esta investigación en Neuroscience News

autor: Cristóbal Pinky
fuente: celda de prensa
Contacto: Christopher Pinky – Periodismo celular
imagen: La imagen es de dominio público.

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“Las neuronas de las aves consumen tres veces menos glucosa que las neuronas de los mamíferosEscrito por Kaia von Eugen et al. biología actual

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Las neuronas de las aves consumen tres veces menos glucosa que las neuronas de los mamíferos

Reflejos

• El tejido cerebral de una paloma despierta consume 27,29 ± 1,57 μl de glucosa por 100 g por minuto
• Esto es igual a 1,86 x 10⁻⁹ ±0,2×10⁻⁹ μmol de glucosa por neurona por minuto
• Por lo tanto, el presupuesto de energía neuronal de las palomas es aproximadamente 3 veces menor que el de los mamíferos.
• Esto puede indicar un procesamiento neuronal más eficiente en el clado aviar.

Resumen

El cerebro se encuentra entre los tejidos que más energía consumen en el cuerpo de los mamíferos.

Esto es causado principalmente por neuronas costosas con altos requerimientos de glucosa.

En los mamíferos, el presupuesto de energía neuronal parece ser constante, lo que puede imponer restricciones evolutivas en el desarrollo del cerebro.

En comparación con los mamíferos de tamaño similar, las aves tienen un mayor número de neuronas, y esta característica posiblemente contribuya a su destreza cognitiva.

Nos propusimos determinar el presupuesto de energía neuronal de las aves para demostrar cómo pueden soportar metabólicamente un número tan grande de neuronas. Estimamos el metabolismo de la glucosa mediante tomografía por emisión de positrones (PET) y 2-[¹⁸F]fluoro-2-desoxiglucosa ([¹⁸F]FDG) como radiactivo en el baño despierto y anestesiado. Combinado con el modelado cinético, este es el estándar de oro para determinar la tasa metabólica de consumo de glucosa cerebral (CMR)._GLC).

Descubrimos que el tejido neural de las palomas consumía 27,29 ± 1,57 μM de glucosa por 100 g por minuto en estado de vigilia, lo que se traduce en un presupuesto de energía neural sorprendentemente bajo de 1,86 × 10⁻⁹ ±0,2×10⁻⁹ μmol de glucosa por neurona por minuto. Esto es casi 3 veces más bajo que el promedio en las neuronas de los mamíferos.

El presupuesto de energía neuronal significativamente más bajo explica cómo las palomas, y posiblemente otras especies de aves, pueden soportar un gran número de neuronas sin los costos metabólicos asociados o las señales neuronales comprometidas. La ventaja de un procesamiento neuronal más eficiente de la información puede haber surgido durante el desarrollo distintivo del cerebro de las aves.