Мозг здорового человека намного теплее, чем считалось ранее

От двигателя вашего автомобиля до компонентов вашего ноутбука, механические системы имеют тенденцию нагреваться, когда они интенсивно работают. Теперь исследования показали, что то же самое можно сказать и о нашем мозге. Их температура намного выше, чем считалось ранее. Новый анализ опровергает предыдущие предположения и показывает, в какой степени температура варьируется в зависимости от области мозга, возраста, пола и времени суток.

Новое исследование показало, что нормальная температура человеческого мозга колеблется гораздо больше, чем мы думали, что может быть признаком здоровой работы органов. У мужчин и женщин, у которых температура тела обычно ниже 37 градусов Цельсия, средняя температура мозга составляет 38,5 градусов Цельсия, а в более глубоких отделах она часто превышает 40 градусов Цельсия.

Предыдущие исследования температуры головного мозга человека основывались на данных пациентов с черепно-мозговыми травмами, находящихся в реанимации, где часто необходим непосредственный мониторинг органов. Совсем недавно метод сканирования мозга, называемый магнитно-резонансной спектроскопией (МРС), позволил исследователям неинвазивно измерять температуру мозга у здоровых людей. Ученые впервые применили новый метод для изучения изменения температуры в течение дня.

Новое исследование, проведенное учеными из Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета (MRC) в Кембридже, Великобритания, позволило создать первую карту температуры мозга здорового человека. Эта карта опровергает несколько предыдущих предположений и показывает поразительную степень, в которой температура органа зависит от области мозга, возраста, пола и времени суток. Важно отметить, что эти результаты также бросают вызов широко распространенному мнению, что температура человеческого мозга и тела одинакова.

Исследования также включали анализ данных пациентов с черепно-мозговой травмой. Оказалось, что наличие суточных циклов температуры мозга сильно коррелирует с выживаемостью. Эти результаты могут быть использованы для лучшего понимания, прогнозирования и лечения травм головного мозга.

Результаты анализов были опубликованы в журнале «Мозг» ( DOI: 10.1093/brain/awab466 ).

Поразительная изменчивость температуры мозга

Ученые пригласили 40 добровольцев в возрасте от 20 до 40 лет для изучения здорового мозга. Их мозг сканировали три раза в день: утром, днем ​​и поздно вечером. Важно отметить, что участники также получили монитор физической активности, который можно было носить на запястье, что позволило исследованию учесть генетические различия и различия в образе жизни.

У здоровых участников средняя температура мозга составляла 38,5 градусов по Цельсию, что более чем на два градуса выше температуры, измеренной под языком. Исследование также показало, что температура мозга зависит от времени суток, области мозга, пола, менструального цикла и возраста.

В то время как поверхность мозга в целом была более прохладной, более глубокие структуры органа часто были теплее 40°С. Самая высокая наблюдаемая температура мозга составила 40,9°С. У всех испытуемых температура органа демонстрировала постоянные колебания в зависимости от времени суток почти на 1 ст., при этом самая высокая температура мозга наблюдается днем, а самая низкая ночью.

Женский мозг был в среднем примерно на 0,4 градуса по Цельсию теплее, чем мужской. Эта разница, скорее всего, была связана с менструальным циклом, поскольку большинство женщин проходили тестирование в постовуляторную фазу цикла, и температура их мозга была примерно на 0,4 градуса выше, чем у женщин, тестируемых в преовуляторную фазу.

Результаты также показали, что с возрастом повышается температура головного мозга, особенно в глубоких отделах органа, где средняя высота составила 0,6°С. Исследовали, может ли этот факт быть связан с развитием нарушений и заболеваний у пожилых людей.

– Для меня самым удивительным открытием нашего исследования является то, что здоровый человеческий мозг может достигать температуры, которая иначе была бы диагностирована как лихорадка в других частях тела. Такие высокие температуры измерялись у людей с черепно-мозговыми травмами в прошлом, но предполагалось, что это результат травмы, говорит доктор Джон О’Нил, руководитель группы в Лаборатории молекулярной биологии MRC.

– Мы обнаружили, что ночью перед засыпанием температура мозга падает, а днем ​​повышается. «Есть веские основания полагать, что эти ежедневные колебания связаны с долговременным здоровьем мозга, которое мы надеемся изучить в будущем», — объясняет доктор О’Нил.

Температурные ритмы в поврежденном мозге

Чтобы исследовать клиническое значение информации, полученной от здоровых добровольцев, ученые проанализировали данные о температуре, непрерывно собираемые в головном мозге 114 пациентов, перенесших травму органов средней и тяжелой степени. Средняя температура головного мозга больных составляла 38,5°С, но колебалась еще больше – от 32,6 до 42,3°С.

Из 100 пациентов, у которых было достаточно данных для исследования циркадианных ритмов температуры мозга, присутствовала только четверть. Сосредоточившись на предикторах выживания в реанимации, исследователи обнаружили, что измерения абсолютной температуры мозга имеют ограниченное применение, но суточная изменчивость температуры мозга тесно связана с выживанием. Из больных с суточным ритмом температуры мозга только 4% умерли в реанимации, по сравнению с 27 процентами. пациентов, у которых нет этого ритма.

Исследователи резервируют, что для подтверждения этой взаимосвязи необходимы дальнейшие исследования, и пока нельзя предполагать, что циркадный ритм температуры мозга напрямую увеличивает выживаемость. Однако наблюдаемая взаимосвязь означает, что мониторинг таких циклов у пациентов может быть многообещающим инструментом для прогнозирования выживания.

В сочетании с данными, полученными от здоровых людей, результаты исследований поднимают важные вопросы об использовании вмешательств для изменения или контроля температуры мозга у пациентов.

Используя самое всестороннее исследование температуры человеческого мозга на сегодняшний день, мы создали карту, — говорит доктор Нина Ржехожек, научный сотрудник MRC, научный сотрудник лаборатории молекулярной биологии MRC, которая руководила исследованием. – Он предоставляет справочный источник, с которым можно сравнивать данные пациентов, и может изменить наше понимание того, как работает мозг. Тот факт, что циркадный ритм температуры органа так сильно коррелирует с выживаемостью после тяжелой травмы, говорит о том, что круглосуточное измерение температуры мозга имеет большое клиническое значение, поясняет исследователь.

«Наша работа также открывает путь к будущим исследованиям того, можно ли использовать нарушение циркадного ритма температуры мозга в качестве раннего биомаркера для некоторых хронических заболеваний головного мозга, включая деменцию, — говорит доктор Жехожек.