Человеческий мозг оказался намного горячее, чем думали ранее, пишет научный журнал Brain. Ученые из Кембриджского университета и Университета Эдинбурга выяснили, что мозг здорового человека способен нагреваться до температур выше 40 °C.
Нагревается, но это нормально…
От двигателя внутреннего сгорания автомобиля до компонентов смартфона или ноутбука — все механические системы и устройства имеют тенденцию нагреваться при интенсивной работе. Новое исследование показало: то же самое можно сказать и о мозге — он также нагревается сильнее, чем считалось ранее.
Полученные результаты опровергают широко распространенное мнение о том, что температура человеческого мозга и тела одинакова. Если температура ротовой полости человека, которая обычно не превышает 37 °C, вдруг подскакивает до 40 °C, это свидетельствует о запуске тех или иных патологических процессов в организме, однако с мозгом все не так. Его глубинные слои могут быть нагреты до такого уровня и даже более, но это не должно вызывать никакой тревоги.
Температуру мозга пробовали измерять и ранее, прежде всего у больных с травмами, которым можно было ввести температурный датчик прямо в мозг. Тогда и стали фиксировать более высокие показатели этого параметра, «списав» превышение на последствие травмы. В данном случае команда исследователей использовала метод, называемый магнитно-резонансной спектроскопией (МРС) — измерение химических характеристик с помощью магнитного поля, — для неинвазивного определения температуры мозга.
Здоровые колебания температуры
Для изучения здорового мозга исследователи набрали группу добровольцев в возрасте 20–40 лет. Сканирование проводилось на протяжении нескольких дней трижды: утром, днем и поздно вечером в центре визуализации Королевского госпиталя в Эдинбурге.
Кроме того, участникам выдали наручные мониторы активности мозга, что позволило учесть как генетические, так и связанные с образом жизни различия в работе биологических часов организма, или циркадные ритмы (в том числе для «сов» и для «жаворонков»).
Оказалось, что у здоровых участников средняя температура мозга составляла 38,5 °C, что более чем на 2 градуса выше, чем при измерении под языком. В среднем мозг женщин был примерно на 0,4 °C теплее мозга мужчин.
Исследование также показало, что температура мозга варьируется в зависимости от:
- времени суток,
- области мозга,
- пола и менструального цикла,
- возраста.
В то время как поверхность мозга была в целом «прохладнее», более глубокие структуры часто оказывались теплее 40 °C, а самая высокая наблюдаемая температура составила 40,9 °C. У всех участников температура постоянно изменялась в зависимости от времени суток (примерно на 1 °C), причем самые высокие показатели отмечались днем (в большинстве случаев во второй половине), а наиболее низкие — ночью. Правда, здесь стоит вспомнить, что температура тела вообще подчиняется биологическим ритмам и ночью во сне мы немного холоднее, чем когда бодрствуем днем.
Половая разница, скорее всего, была обусловлена менструальным циклом, поскольку большинство женщин были подвергнуты сканированию в постовуляционную фазу цикла, а у участниц, прошедших измерения до овуляции, такой разрыв в температурных показателях практически сглаживался.
Результаты также показали, что температура мозга повышалась с возрастом. У 40-летних участников среднее повышение, особенно в глубоких отделах мозга, составило 0,6 °C. Исследователи предполагают, что способность мозга к охлаждению может ухудшаться с возрастом, но необходима дальнейшая работа, чтобы выяснить, связано ли это с развитием возрастных заболеваний мозга.
Джон О’Нил, руководитель исследовательской группы лаборатории молекулярной биологии Совета по медицинским исследованиям Великобритании:
Для меня самым удивительным в данном исследовании является то, что здоровый человеческий мозг может достигать температуры, которая в любом другом месте тела была бы диагностирована как лихорадка. Такие высокие температуры фиксировались у людей с травмами мозга в прошлом, но тогда считалось, что они являются результатом того или иного повреждения.
Мы обнаружили, что температура мозга снижается перед сном и повышается днем. Есть все основания полагать, что эти ежедневные колебания связаны с долгосрочным здоровьем мозга — и это то, что мы надеемся исследовать дальше.
А что при травме?
Ученые проанализировали также температурные данные, собранные в непрерывном режиме в мозге 114 пациентов, перенесших черепно-мозговую травму (ЧМТ) средней и тяжелой степени. Средняя температура мозга у этих людей составляла 38,5 °C, но варьировалась в куда более широких пределах — от 32,6 до 42,3 °C.
Сосредоточившись на предикторах выживания в условиях интенсивной терапии, исследователи обнаружили, что абсолютные измерения температуры головного мозга были малоэффективны, однако суточные колебания температуры этого органа сильно коррелировали с выживаемостью. Действительно, среди пациентов с ЧМТ, у которых наблюдались суточные изменения температуры мозга (а таких оказалось 100 человек), только 4 % умерли в реанимации по сравнению с 27 % тех, у кого такие изменения отсутствовали.
Разумеется, нельзя однозначно считать, что суточные ритмы температуры мозга напрямую повышают выживаемость, для подтверждения такой взаимосвязи понадобятся новые и более масштабные исследования. Однако гипотеза о том, что мониторинг суточных циклов температуры мозга у пациентов с ЧМТ может быть инструментом для прогнозирования выживаемости, является очень многообещающей. Результаты этой работы поднимают также важные вопросы об использовании вмешательств по изменению или контролю температуры пациента в клинике.
Нина Ржехоржек, научный сотрудник лаборатории молекулярной биологии Совета по медицинским исследованиям Великобритании:
Опираясь на наиболее полное на сегодняшний день исследование нормальной температуры человеческого мозга, мы создали четырехмерную температурную карту мозга. Она представляет собой универсальный справочный ресурс, с которым можно сравнивать данные пациентов, а также позволяет изменить наше представление о том, как работает мозг.
То, что колебания суточной температуры мозга так сильно коррелируют с выживаемостью после ЧМТ, говорит о том, что данные измерения имеют огромное клиническое значение.
Опубликованная работа также открывает двери для будущих исследований, касающихся того, может ли нарушение температурных ритмов быть использовано в качестве раннего биомаркера для самых распространенных хронических заболеваний и расстройств мозга, включая деменцию.
Получив температурную 4D-карту мозга и обновив знания о нормальных показателях работы этого важнейшего органа, ученые обращают внимание на то, что все необычные тепловые сигнатуры потенциально могут быть использованы в будущем для поиска признаков повреждения или расстройства мозга.