Терморегуляция является фундаментальным физиологическим процессом, который поддерживает температуру тела в узких пределах, необходимых для оптимального функционирования всех органов и систем. Мозг играет ведущую роль в терморегуляции, обрабатывающие сигналы терморецепторов на коже, ответственной за ощущение температуры наружного движения, а также от внутренних рецепторов, которые учитывают изменения температуры в крови и жизненно важных органах. Основываясь на этой сложной информации, центры мозга координируют соответствующие физиологические реакции, такие как усиление потоотделения или расширение периферических кровеносных сосудов, что помогает высвободить тепло от организма. В условиях конечного тепла механизмы терморегуляции подвергаются значительному стрессу, что может привести к ряду неврологических и системных осложнений.
Как мозг регулирует температуру тела в сильной жаре?
Центральным органом, ответственным за терморегуляцию, является гипоталамус, расположенный в базальной части мозга. Гипоталамус обрабатывает информацию от терморецепторов, расположенных в коже, внутренних органах и самого мозга. При лихорадке или внутреннем производстве тепла, нейронные сети гипоталамуса (и, в частности, его передние), запускают адаптивные механизмы для охлаждения тела.
Среди основных механизмов понижения температуры тела — вазодилатация (увеличение) периферических кровеносных сосудов и повышенное потоотделение. Вазодилатация позволяет большему количеству крови достичь кожи, что облегчает охлаждение тела, придавая тепло в окружающую среду. Потестование является особенно эффективным процессом охлаждения, поскольку испарение воды из экстрактов кожи значительное количество тепла.
Функция мозга критически зависит от поддержания нормальной температуры, поскольку его увеличение даже 1-2 ° C может нарушать синаптическую активность, метаболизм и целостность нейронов. По этой причине гипоталамус очень чувствителен к тепловому стрессу и активирует компенсаторные механизмы еще до того, как общая температура тела значительно повысится.
В дополнение к гипоталамусу, другие структуры мозга также участвуют в регуляции температуры тела, такой как лимбическая система и кора головного мозга, которая может модулировать поведение (например, поиск оттенка, потребление жидкости, избегать физических упражнений в жаркую погоду). Мозг также контролирует симпатическую нервную систему, которая регулирует потоотделение, а также высвобождение различных нейротрансмиттеров и гормонов, связанных с термостатом, такими как вазопрессин и адреналин.
Каковы физиологические границы терморегуляции и каковы последствия их избытка?
Мозг и тело имеют ограниченную способность справляться с чрезмерной тепловой нагрузкой. Обычно нормальная температура тела варьируется от 36,5 ° C до 37,5 ° C. Его увеличение выше 38 ° C определяется как гипертермия и выше 40 ° C как опасное состояние, которое может привести к спасательным осложнениям.
В условиях крайней тепла, особенно при высокой влажности и недостаточном потреблении жидкости эффективность потоотделения снижается, а тепловой баланс нарушается. Это приводит к повышению внутренней температуры в организме, причем мозг является одним из наиболее уязвимых органов из -за его высокой метаболической активности и ограниченных возможностей охлаждения.
- Тепловой удар и осложнения мозга
Одним из наиболее тяжелых условий, связанных с превышением границ терморегуляции, является тепловой удар. Он характеризуется повышенной температурой тела выше 40 ° C, изменениями в сознании (путаница, бред, потеря сознания), судороги и множественная дисфункция органов. На неврологическом уровне существует нарушение гематоэнцефалического барьера, отека, повреждения нейронов и глиальных клеток, а также повышенный риск инсульта.
Тепловой удар может привести к длительному неврологическому повреждению, таким как постоянный когнитивный недостаток, паркинсонизм и эпилептические атаки. Исследования показывают, что степень неврологического повреждения связана не только с продолжительностью гипертермии, но и с своевременным охлаждением и началом поддержки.
- Влияние на когнитивные функции
Еще до того, как критические ограничения достигают, высокие температуры могут отрицательно повлиять на внимание, память, координацию и принятие решений. Это особенно важно для работников в условиях крайнего теплового стресса, а также для пожилых и детей, которые имеют более ограниченную вероятность терморегуляции.
Хроническое воздействие высоких температур может вызвать усталость, апатию, расстройства сна и эмоциональную нестабильность, причем эти эффекты усиливаются при наличии сопутствующих заболеваний, таких как диабет, сердечная недостаточность или деменция.
- Обезвоживание и расстройства электролита
В условиях теплового стресса потеря жидкости посредством потоотделения приводит к обезвоживанию и дисбалансу электролита (особенно с точки зрения натрия и калия). Это состояние может вызвать судороги, слабость, головную боль и в более серьезных случаях и коме. Расстройства баланса с водными электролитами влияют на возбудимость нейронов и импульсную передачу, что объясняет неврологические симптомы при тепловом стрессе.
- Адаптивные механизмы и индивидуальные различия
Существуют индивидуальные различия в способности терморегуляции, которые определяются по возрасту, полу, физической активности, наличию хронических заболеваний и адаптации к горячим климату. Дети и пожилые люди наиболее уязвимы для тепла из -за меньших потоотдельных способностей, более медленной сосудистой адаптации и часто недостаточного потребления жидкости.
Физически активные, привычные к высоким температурам, демонстрируют лучшее потоотделение и эффективность вазодилатации. Они также имеют большую толерантность к лихорадке до начала неврологических симптомов.
Каковы потенциальные последствия для здоровья в превышении границ терморегуляции?
Чрезмерная тепловая нагрузка может привести не только к острым, но и к хроническим последствиям для нервной системы. В дополнение к уже описанным когнитивным и поведенческим расстройствам, хроническое воздействие высоких температур может увеличить риск развития нейродегенеративных заболеваний, особенно у тех, которые предрасположены. Повторные эпизоды теплового удара или обезвоживания могут ускорить процессы потери нейронов, нарушать пластичность мозга и увеличить риск сосудистых инцидентов. Тепловой стресс также связан с более высокой частотой депрессии, тревожными расстройствами и агрессивным поведением, что объясняется как нейрохимическими изменениями, так и нарушенным соном и хронической усталостью.
Каковы возможности для профилактики и адаптации для экстремальной жары?
Наиболее важной стратегией профилактики теплового стресса и неврологических осложнений является предотвращение длительного воздействия высоких температур, особенно в самые жаркие части дня. Поддержание хорошей увлажнения, бесплатной одежды и использования кондиционеров или вентиляторов — основные меры охлаждения. Особое внимание следует уделять уязвимым группам групп, пожилых, хронически больными и работающим на открытом воздухе.
Медицинские работники должны быть насторожены о ранних признаках теплового стресса, таких как путаница, дезориентация, несогласованные движения и изменения в поведении, поскольку они могут предшествовать серьезным неврологическим осложнениям. Своевременное охлаждение тела и коррекция баланса с водными электролитами являются ключом к предотвращению постоянного повреждения.
Ссылки:
1. Моррисон С.Ф., Накамура К. Центральные механизмы терморегуляции. Annu Rev Physiol. 2019; 81: 285-308.
2. Bouchama A, Knochel JP. Тепловой удар. N Engl J Med. 2002 20 июня; 346 (25): 1978-88.
3. Ким Дж. Х., Юн Ш. Тепловой стресс, тепловое воздействие и неврологические расстройства: обзор литературы. Поведение мозга. 2022 январь; 12 (1): E2460.
4. Тейлор Л., Уоткинс С.Л., Маршалл Х., Даскомб Б., Фостер Дж. Влияние различных условий окружающей среды на когнитивную функцию: сфокусированный обзор. Передний физиол. 2016; 6: 372.
5. Hajat S, O’Connor M, Kosatsky T. Влияние горячей погоды на здоровье: от осведомленности о факторах риска до эффективной защиты здоровья. Лансет.
6. Кенни Г.П., Джей О. Термометрия, калориметрия и средняя температура тела во время теплового стресса. COCC Physiol.