Mõtte peatamine nõuab rabavalt palju energiat

Kas olete kunagi imestanud, miks puhkusel viibides on nii raske mitte mõelda tööle, või miks mõne tüütu popviisikese mõttelise leierdamise peatamine suurt pingutust nõuab? Paistab, et Case Western Reserve’i ülikooli matemaatikud on leidnud vähemalt osa vastusest.

Nimelt avastasid nad, et samamoodi nagu mõtlemine nõuab energiat, põletab kaloreid ka mõttetöö peatamine — umbes samamoodi nagu allamäge kihutava veoki pidurdamine, vahendab Science Daily.

„Võib-olla peitub siin selgitus mõistatusele, miks lõdvestumine ja mitte millestki mõtlemine on nii väsitav,” osutab matemaatikaprofessor ja üks värske aju-uuringu autoreid Daniela Calvetti.

Aju avamine üksikasjalise jälgimise eesmärgil ei ole praktiline. Energiatarbe määrade väljaselgitamiseks ühendas Calvetti jõud matemaatikaprofessor Erkki Somersalo ja Rossana Occipintiga, kes töötab praegu teadurina Case Westerni meditsiiniteaduskonna juures. Koos töötasid nad välja võrrandid ja statistika, mille alusel konstrueerisid aju ainevahetuse mudeli.

Uurimuse juures kasutatud raalsimulatsioonid konstrueeriti Calvetti ja Somersalo poolt keerukate ainevahetussüsteemide uurimise eesmärgil välja töötatud tarkvarapaketi Metabolica baasil. Antud tarkvara teisendab mõtteid edasi kandvaid stiimulneuroneid (ekshibitoorseid neuroneid) või mõttetööd pärssivaid (inhibitoorseid) neuroneid tähekujuliste neuronite ehk nn astrotsüütidega ühendavad ajukanalid numbrilisteks väärtusteks. Astrotsüüdid pakuvad nii stimuleerivatele kui ka pärssivatele ajurakkudele samasuguseid elutähtsaid kemikaale ja funktsioone.

Mõtte peatamiseks peab aju tööle panema pärssivad neuronid, mis hakkavad stiimulneuronite omavahelist teabevahetust takistama.

„Pärssivad neuronid on nagu pastor, kes korrutab „Ära tee!”,” selgitab Calvetti. Sellised „pastorneuronid” vallandavad informatsiooni blokeerimiseks gamma-aminobutüürhapet (millele enamasti viidatakse lühendiga GABA), mis nullib stiimulneuronites toimiva neurotransmitteri glutamaadi mõjusid.

Glutamaat avab n-ö sünaptilised väravad, samas kui GABA hoiab neid väravaid lukus. „Astrotsüüdid, mis on nagu meie aju Tuhkatriinud, neelavad GABA-t ja glutamaati kokku pühkides ja ümber töötades suuri koguseid hapnikku, mis aga kujutab endast närvimürki,” ütleb Somersalo.

Lisahapnik nõuab vereringkonna aktiivsemat tööd, ehkki teadlased ei mõista veel täiel määral seoseid aju ainevahetuse ja verevoolu dünaamika vahel. Somersalo nendib, et kokkuvõttes kujuneb mõttetöö pidurdamine üllatavalt ressursikulukaks.

Töörühm kavatseb edaspidi mõlema protsessi simulatsioone rööpselt käitades täpsemalt võrrelda stimuleerivate ja pärssivate närvirakkude energiatarvet. Ehkki uurimus analüüsib elementaarseid teadusnähtuseid, on teadlaste kaugem eesmärk lahendada mõned inimkonda painavatest probleemidest.

Ajuhaiguseid ja närvisüsteemi kahjustavaid häireid on tihti raske diagnoosida enne kui alles hilises faasis. Suurem osa ajutõbedest on aga seotud energia- ja ainevahetusega, mistõttu arusaamine sellest, mis õigupoolest on normaalne, võib aidata arstidel probleeme varem märgata ja eos ennetada.

Ajuprotsesside pärssimise ressursikulu võib eriti oluliseks osutuda neurodegeneratiivsete haiguste, nt Alzheimeri tõve, Huntigtoni tõve ja parkinsonismi puhul, mis Calvetti sõnul on eriti tähelepanuväärne.

Uurimuse tulemused avaldas ajakiri Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism.