本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
今天是今年 SfN Neuroblogging 的最后一天。 这是一段美好的时光，有很多很棒的科学！ 这一次比其他几次更复杂，需要更多时间。 此外，这次谈话让我非常担心我需要吃一个 Clif 能量棒。 你会明白的，到最后你也会想要一个。
McNay 等人。“复发性低血糖对认知和大脑功能的影响。” 4.03 专题研讨会
PEARSON-LEARY 等人。“胰岛素调节的葡萄糖转运蛋白 4 在记忆和胰岛素介导的海马体葡萄糖摄取中的作用” 715.09, VV96。
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现在，稍微有点科学知识的人都知道，葡萄糖对您的大脑非常重要，胰岛素对您的大脑和身体也非常重要。 您所有的细胞都需要葡萄糖才能发挥功能，而您的大脑需要持续稳定的供应。 没有其他食物可以做到这一点。 如果有人患有急性低血糖症（我们说的不仅仅是饥饿，而是更严重的情况），他们会遭受认知障碍。 这突出了代谢控制的重要性，即您的身体如何良好地控制其血糖，尤其是在对急性低血糖（低血糖）或原本会导致高血糖（高血糖）的大量食物等事物的反应中。
与人类一样，大鼠也是如此。 McNay 等人已经表明，在 4 臂迷宫空间工作记忆任务中，动物必须选择最近未探索的臂，急性低血糖会使它们犯错。 发生这种情况的原因可能在于作者在小鼠执行臂迷宫任务时对海马体中葡萄糖的测量。 在执行任务的正常大鼠中，海马体中的葡萄糖在工作时会下降，因为它被用于执行任务。 这当然可以解释为什么急性低血糖，在没有葡萄糖可用的情况下，会使大鼠表现不佳。 如果大鼠在任务之前注射葡萄糖，它们的表现会更好——并且它们的海马体葡萄糖在迷宫中不会被耗尽。
但是反复低血糖呢？ 当给大鼠重复的低血糖发作，但在测试时具有正常血糖水平（我们称之为正常血糖）时，它们的海马体葡萄糖水平不会像正常大鼠那样在迷宫中下降，而是保持正常水平，事实上，它们看起来像事先接受过大量葡萄糖的大鼠。 与此同时，你会得到……改善的认知功能。 那么急性低血糖？ 总是对你的认知功能有害，但反复低血糖？ 也许没那么糟糕。
但这仅限于您的血糖水平保持在高位。 患有反复低血糖症的大鼠在测试时如果处于低血糖状态，实际上会表现出比任何其他组都更差的认知表现。 这种影响在人类身上也可见。 例如，I 型糖尿病患者经常发生反复低血糖，这是由于服用胰岛素时剂量过高。 但是，当他们再次遭受低血糖症时……他们的认知表现下降，例如，导致记忆力减退和不良决策（例如“哦，我的血糖是 40，我快要昏倒了？ 好的，我就开车回家拿一个 Clif 能量棒”）。
那么是什么介导了认知表现的这些变化呢？ McNay 等人认为这至少部分与葡萄糖转运蛋白有关。 在大脑中，我们通常想到 GluT 1 和 3，它们不受胰岛素调节（您很快就会明白为什么这很重要）并且始终存在，使大脑能够获得稳定的葡萄糖供应。 他们的数据表明，在之前的低血糖发作后，这些 GluT 的 mRNA 和蛋白质水平都升高了，因此大脑真的好像获得了额外的葡萄糖注射。[还有其他变化——例如突触功能的变化——与急性葡萄糖水平和低血糖史在调节认知功能方面的相互作用平行，但这仅仅是思考葡萄糖就够复杂了！]
现在，除了 GluT 1 和 3 之外，大脑的某些部分——包括海马体——也表达 GluT4：一种受胰岛素调节的转运蛋白。 大多数人认为 GLUT4 存在于身体中，胰岛素信号将其移动到细胞膜，使您的细胞能够吸收葡萄糖。 但是大脑中 GluT4 的存在表明，胰岛素本身可以调节大脑中葡萄糖的利用，独立于认知活动或其他信号：事实证明情况正是如此，而且——更重要的是——胰岛素信号是海马体记忆过程的关键部分； 如果它被阻断，大鼠根本无法完成记忆任务。 相反，给大鼠额外的胰岛素——就像您在需要记住您刚吃过的美味浆果的位置时可能拥有的那样——海马体功能会得到增强。 但是，如果 GluT4 被阻断，这种增强就会被阻止。 所有这一切都又一次证明了去健身房的理由：胰岛素敏感性受损的大鼠和人类——II 型糖尿病的潜在病症——都表现出认知障碍，McNay 和其他人已经表明，这很可能是由胰岛素抵抗直接引起的。
在这里，我们变得更加复杂。 在这里，我们进入了 β-淀粉样蛋白。 我相信你们都听说过这些。 它们与阿尔茨海默病的发展有关。 现在，看起来它们也与葡萄糖利用有关。 之前的研究表明，慢性低血糖后 β-淀粉样蛋白前体水平可能会升高，并且在阿尔茨海默病期间大脑中的葡萄糖利用率会降低。 那么 β-淀粉样蛋白与这个系统有关吗？ 与认知表现和大脑葡萄糖水平有关吗？ 看起来情况就是这样。 McNay 等人展示的数据表明，模仿 I 型糖尿病患者经历的反复低血糖导致显着的大脑淀粉样蛋白积累； 并且他们分别表明，在将寡聚淀粉样蛋白递送到海马体后，葡萄糖利用率实际上下降了——伴随着记忆障碍——并且海马体 GluT4 向细胞膜的移动也减少了。
基于这些数据，McNay 等人提出了一个相互作用。 在正常条件下，胰岛素通过增加大脑中 GluT4 的转运来帮助调节认知功能，从而在认知挑战时期允许更多的葡萄糖转运。 但是当周围存在淀粉样蛋白时，淀粉样蛋白会减少 GluT4 的移动（可能是通过直接阻断胰岛素受体），并阻止胰岛素效应，从而损害认知功能。 当然，这一切都是初步的，我们必须在人类身上找到它，但了解代谢、认知功能和认知衰退标志物之间的相互作用可以帮助我们更多地了解正常的认知功能以及糖尿病和阿尔茨海默病等问题。