ilustrasi energi otak (pexels.com/Mo Eid)
Meskipun ukurannya hanya sebagian kecil dari total massa tubuh, otak merupakan sumber konsumsi energi paling besar di antara organ lain (jika dibandingkan dengan beratnya), yaitu sebesar 20 persen. Bahkan, jumlah kebutuhan ini diukur saat otak dalam waktu istirahat. Artinya, dalam waktu bekerja, ini mungkin lebih tinggi lagi.
Dilansir Science Direct, berikut jumlah konsumsi energi dari setiap organ di dalam tubuh:
Otot rangka: 21,2 persen dari 36 persen total beratnya
Otak: 21 persen dari 1,9 persen total beratnya
Jaringan lainnya: 17,9 persen dari 32,9 persen total beratnya
Hati: 17.6 persen dari 1,9 persen total beratnya
Jantung: 8,9 persen dari 0,4 persen total beratnya
Ginjal: 8 persen dari 0,4 persen total beratnya
Jaringan adiposa (lemak): 5,4 persen dari 26,5 persen total beratnya.
Jadi, kenapa otak mengonsumsi banyak energi? Mulanya, penggunaan energi yang tinggi di otak diperkirakan karena konsumsi neuron yang tinggi untuk memfasilitasi proses komunikasi antar sel di otak. Selain itu, juga digunakan untuk proses pemeliharaan neuron tersebut.
Dilansir jurnal Frontiers in Molecular Neuroscience tahun 2018, dari 20 persen total konsumsi energi oleh otak, diperkirakan bahwa neuron mengonsumsi 75-80 persen energi yang dihasilkan di otak. Energi ini terutama digunakan di sinapsis, yaitu pertemuan antar sel saraf dengan sel saraf lainnya atau pertemuan antar sel saraf dengan sel-sel otot dan kelenjar yang digunakan untuk komunikasi antar sel. Di mana, sebagian besar energi tersebut dihabiskan untuk proses pemulihan neuron itu sendiri.
Akan tetapi, menurut studi yang lebih baru yang dimuat dalam jurnal Science Advances tahun 2021, pengurasan energi oleh otak ini terjadi karena adanya kebocoran vesikel neurotransmiter dalam otak. Vesikel neurotransmiter adalah kantung-kantung kecil yang berisi ribuan pesan kimia (neurotransmiter) yang akan diterjemahkan oleh otak. Di mana kebocoran ini kemudian mengakibatkan pengurasan energi yang tinggi meski saat otak istirahat.
Lantas, apa yang memicu kebocoran membran vesikel dalam otak? Kebocoran membran vesikel ini dipicu karena adanya proses transportasi dalam membran, yaitu keluarnya proton dari vesikel yang dibawa oleh protein transporter. Proses inilah yang menyebabkan adanya “celah” pada membran vesikel sehingga menyebabkan penggunaan energi yang terus-menerus. Meskipun kebocoran ini sangat kecil, namun ada ratusan triliun vesikel sinaptik di otak sehingga bisa menguras energi yang besar. Inilah yang menyebabkan konsumsi energi pada otak sangat tinggi.