Потребление глюкозы нейронами различных животных
Нейроны голубей потребляют в 3 раза меньше энергии, чем у млекопитающих. При этом у голубей в два раза больше нейронов, чем у млекопитающих аналогичного размера. На диаграмме по вертикали — потребление глюкозы мозгом, по горизонтали — плотность нейронов
Биофизические факторы:
- Размер нейрона. Меньший размер нейрона снижает межнейронное расстояние. Следовательно, меньше площадь мембраны, объём цитоплазмы, количество рецепторов, ионных каналов, митохондрий и ёмкость мембраны
- Температура мозга. Более высокая температура (41 °C у голубей) снижает время активации и деактивации натриевых и калиевых каналов, которые происходят при прохождении потенциала действия по нейронным связям. Это позволяет прокачивать меньше ионов, что понижает энергопотребление мозга. Есть интересные эффекты вроде корреляции температуры с ритмом птичьего пения: при охлаждении соответствующей части мозга пение замедляется. У меч-рыбы нагрев глаза и участка мозга увеличивает временно́е разрешение визуальной обработки в 10 раз для более успешной охоты на добычу
Также у птиц ради экономии ресурсов сильно развита нейропластичность — отдел мозга, ответственный за пение, за счёт других отделов может увеличиваться в три раза во время сезона спаривания для более комплексного пения. Подобная гибкость вызывана сильным эволюционным давлением в том числе на систему энергопотребления мозга, так как птицам необходимо летать — то есть иметь максимальную лёгкость и компактность
Последний общий предок птиц и млекопитающих был ~312 млн лет назад, и с тех пор наши пути принципиально разошлись: птицы закончили с маленьким тёплым специализированным мозгом, а млекопитающие — с большим и «просторным» для нейронов
