随着七月的到来,各地的气温都在上升,越来越多的人开始户外活动。去海边享受日光浴,去一个有大片草坪的公园,和全家一起野餐,当你想到这些时,你会觉得很美。然而,哥本哈根大学的一项新研究表明,夏季长时间户外锻炼时戴帽子,将头皮直接暴露在阳光下,有损害大脑功能的潜在风险。
虽然这个结论听起来很可怕,但是研究者进行这项研究的出发点是有根据的。世界上大约一半的人生活在可能出现极端高温或寒冷天气的地区,环境的热效应可能影响人们的生活和生产。在室外环境中,当人的头部暴露在太阳辐射下时,会产生相当大的热负荷。研究人员通过这项研究证实,这种情况确实对人类健康有潜在的危害。
图像来源:https://www.sopadre.com/plan-your-trip/weather/How当热量积聚时,大脑会散热吗?
人脑的功能高度依赖于血液中葡萄糖和氧气的稳定供应,但当维持大脑热稳定性的条件发生变化时,大脑也容易受到损害。大脑被封闭在头骨中,并且高度隔离,但是大脑必须移除新陈代谢产生的热量来维持大脑的温度。一般来说,大脑主要通过动脉血流散热。休息时,每分钟700毫升的血流量可以带走1千焦耳的能量,这将帮助大脑降低0.3摄氏度。
阳光可以穿透皮肤几毫米,并加热皮肤下的组织。因此,如果头部长时间直接暴露在强烈的太阳辐射下,理论上可能会提高大脑的温度。在高温环境下,出汗会消耗体内的水和盐,导致脱水,而体液和盐的减少会直接导致大脑供血不足。结果,大脑通过血液循环促进散热的能力将大大降低。此外,颅骨和颅腔内类似保温杯的特殊分层结构可能会极大地限制热量的通过,导致大脑散热更差。
大脑中的血液流动帮助大脑散热(来源:南加州大学)不仅影响散热,阳光辐射也影响运动认知功能
强烈的阳光是否真的会影响大脑功能和大脑温度,让我们和研究人员一起找出答案。
八名健康男性参与了这项研究。在任何实验前24小时,所有参与者都喝了大量的水,停止饮用,并积极锻炼。如下图所示,研究人员在实验室模拟强烈的阳光(每平方米约1000瓦),以测试受试者的运动认知能力。测试主要分为以下四个方面:
简单的练习任务(根据屏幕上显示的数字测试揉捏/调节力)。
一个简单的认知任务(监视器上显示四个数字,参与者使用数字键盘计算并键入四个数字的总和)。
结合运动认知任务(根据屏幕上的四个数字相加,然后输入结果,测试拇指和食指的揉捏/调节力)。
复杂的视觉运动跟踪任务(通过施加夹紧力用光标完成任务,计算数字总和,键入结果,并通过应变仪传感器用拇指和食指夹紧/调整力)。
模拟太阳辐射示意图。头部辐射不仅包括头顶上的一盏灯,还包括头部和颈部。如下图所示,长时间(2小时)暴露于模拟阳光下的受试者在复杂运动和综合运动认知任务中的得分显著降低。相反,急性暴露(15分钟)或持续下体加热不会导致运动认知能力下降。
它不仅影响散热,而且太阳辐射也可能导致脑神经损伤。研究人员发现,头部和颈部长期暴露在阳光下会导致身体核心温度(插入肛门括约肌约10厘米时用直肠温度计测量的体温)上升1摄氏度,这显然对身体功能的正常维持有相当大的负面影响。
此外,为了进一步研究太阳辐射对脑神经的影响,研究人员测试了受试者的脑干听觉诱发电位。什么是脑干听觉诱发电位?让我们解释一下什么是听觉通路。如下图所示,我们耳朵的外耳和中耳感受到的声音振动被传递到内耳,然后在内耳的耳蜗中被转换成生物电信号,然后通过听觉神经被传递到大脑皮层,这样人们就可以听到声音。
听觉传入神经通路(图片来源:百度百科)脑干听觉诱发电位是脑干损伤的客观指标。该仪器将在声音发出后18毫秒内记录与听力相关的潜在反应,然后反映从耳蜗到脑干的相关结构的功能状态。任何涉及听觉通路的损伤都会影响这个指数。
听觉脑干诱发电位能客观、灵敏地反映中枢神经系统的功能,当脑干轻度受损而无临床症状和体征时,听觉脑干诱发电位常发生变化。在该研究中,通过测量该指数,发现当长时间施加模拟阳光辐射时(大约2小时,直到核心温度上升1度),受试者的脑干听觉诱发电位将改变,但是当暴露于急性阳光辐射时(15分钟),没有受到影响的痕迹。
图像来源:https://www.sopadre.com/plan-your-trip/weather/Not只说,长时间的阳光直射在模拟状态下也明显改变了生理和心理指标。结果,每分钟心跳从76次增加到116次,身体核心温度增加了1度,平均皮肤温度增加了2.3摄氏度,特别是在枕骨测量的头颈部皮肤温度增加了5.4度。这些数据显然意味着受试者会有强烈的不适感。
总的来说,本研究发现长时间对头部的辐射热会在一定程度上影响大脑功能,特别是在复杂运动和组合运动的认知测试中,受试者的能力表现出相当大的衰减。头部和颈部直接暴露于辐射热主要影响大脑的表面部分。然而,即使只有大脑的表面温度上升,也会损害人脑的短期能力。相比之下,当下半身的辐射暴露引起身体深层核心温度的类似升高时,不会造成明显的伤害。此外,短期急性暴露于头部和颈部会立即增加颅外(皮肤)温度,但对大脑功能没有明显影响。
也许夏天我们不能和光头一起玩?
我们常说今天的太阳有毒,会伤害人的大脑。从这项最新研究的结论来看,这句话真的不仅仅是夸张的修辞。此外,头骨的疼痛很小,大脑的问题也很严重。
然而,鉴于本研究的样本量(8人)远非统计学意义,且结论听起来令人恐惧,但这并不违背生活常识。众所周知,长期暴露在阳光下会导致严重中暑。有许多类似的最新研究,媒体经常为了吸引注意力而过度甚至不恰当地解释这些研究。我们不能说听风就是雨。当然,尽管没有必要大惊小怪,但在炎热的夏天注意防晒和避免中暑是一个完全可靠的“养生”建议。
有许多户外工作者季节性地暴露在高温下,这将对他们的健康和工作产生一定的影响。对于这种特殊的人,使用各种帽子遮阳可以减少辐射暴露造成的热损害。然而,当使用安全帽等安全帽时,由于散热能力有限,热损伤可能会加剧。因此,这些人员应确保充足的饮用水和适当的休息,避免长时间在烈日下工作
在炎热的夏天,享受阳光很好,更重要的是做好防晒工作。