Gondolatainkat, érzéseinket és mozdulatainkat neuronok milliárdjai irányítják, egymilliárd speciális szinapszisnak nevezett kommunikációs ponton. A laboratóriumi petri-csészékben termesztett idegsejtek mélyreható tanulmányozása során az Országos Egészségügyi Intézet kutatói felfedezték, hogy egyes szinapszisok közül a legkisebbek hogyan találják meg az energiát a tanulás és az emlékezet alapjául szolgáló intenzív beszélgetések támogatására.
A Nature Metabolism című folyóiratban publikált eredményeik arra utalnak, hogy egy kémiai reakciósor egy olyan visszacsatolási hurkot irányít, amely érzékeli még több energia szükségességét, és pótolja azt azáltal, hogy a szinapszisokba toborozza a mitokondriumnak nevezett sejtes erőműveket. A kísérleteket Zu-Hang Sheng vezette és laboratóriumban hajtották végre ezeket a kísérleteket az NIH Országos Neurológiai Rendellenességek és Stroke Intézetének (NINDS) laboratóriumában. A csapat tanulmányozta a szinapszisokat, amelyek a neurotranszmitter glutamátját használják a kommunikációhoz.
A kommunikáció akkor következik be, amikor egy glutamátcsomag felszabadul a preszinaptikus boutonokból, amelyek apró kiemelkedések. Ezek, mint egy zsinór gyöngyei, kilógnak az axonoknak nevezett idegsejtek hosszú, hullámos részeiből. Korábban Dr. Sheng csapata kimutatta, hogy a szinaptikus kommunikáció energiaigényes folyamat, és az axonok mentén haladó mitokondriumok képesek vezérelni a boutonok által küldött jeleket. A mitokondriummal rendelkező boutonok erősebb és következetesebb jeleket küldtek, mint azok, amelyekből hiányoztak az erőművek. A különbség a mitokondriumok ATP formájában előállított magasabb energiaszintjének volt köszönhető. Ebben a tanulmányban, amelyet Sunan Li posztdoktori munkatársa vezetett, a csapat megvizsgálta, mi történik, amikor a boutonok intenzív kommunikáción mennek keresztül, amelyről azt gondolják, hogy ez a tanulás és az emlékezet alapját képezi.