تأثیر سرما بر مغز

سرما تأثیرات مهمی بر مغز دارد، اما مغز توانایی شگفت‌انگیزی در حفظ دمای خود در حد ۳۷ درجه سانتی‌گراد دارد. هنگام کاهش دما، هیپوتالاموس با فعال کردن مکانیسم‌هایی مانند لرزش عضلات و افزایش سوخت‌وساز، دمای بدن را تنظیم می‌کند. تحقیقات نشان داده‌اند که سرما می‌تواند بر اشتها تأثیر بگذارد، به‌ویژه از طریق ناحیه‌ای در مغز به نام هسته زیفوئید که در سرما فعال شده و باعث افزایش گرسنگی می‌شود. با این حال، قرار گرفتن طولانی‌مدت در سرما می‌تواند به هیپوترمی منجر شود، سد خونی-مغزی را آسیب‌پذیر کند، و عملکرد نورون‌ها را مختل کند. در دماهای بسیار پایین، مغز ممکن است برای محافظت از خود به حالت خاموشی وارد شود، اما این شرایط می‌تواند خطرناک باشد. بهترین راه محافظت، پوشیدن لباس گرم و پیشگیری از قرار گرفتن در معرض سرما است.

چه اهل اسکی و جنگ‌های برفی باشید و چه فقط بخواهید مدتی را در هوای سرد سپری کنید، حتماً سرمای هوا را روی صورتتان احساس کرده‌اید و شاید از خود پرسیده‌اید آیا این سرما روی مغز هم تأثیر می‌گذارد؟

خبر خوب این است که مغز انسان مهارت شگفت‌انگیزی در حفظ دمای ثابت خود دارد و معمولاً دمای آن را در حد ۳۷ درجه سانتی‌گراد نگه می‌دارد. مل رابرتسون، استاد بازنشسته و عصب‌شناس دانشگاه کوئینز می‌گوید: «برای افراد معمولی که در هوای سرد اسکی می‌کنند، دمای مغز به خوبی محافظت می‌شود.» با این حال، قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض سرما می‌تواند آسیب‌های جدی به مغز وارد کند.

وقتی هوا سرد می‌شود، اعصاب حس‌کننده‌ی سرما در پوست، سیگنال‌های الکتریکی را به ناحیه‌ای خاص در هیپوتالاموس به نام منطقه‌ی پیش‌اختصاصی (Preoptic Area) ارسال می‌کنند که وظیفه‌ی تنظیم دمای بدن را دارد. النا گراچوا، عصب‌شناس دانشگاه ییل، توضیح می‌دهد: «این منطقه مانند یک ترموستات عمل می‌کند و به بدن سیگنال می‌فرستد که برای تنظیم دما باید کاری انجام دهد.» این ترموستات با منقبض کردن رگ‌های خونی، تحریک لرزش عضلات (لرز) و تولید گرما از طریق سوخت‌وساز بیشتر، دمای بدن را افزایش می‌دهد.

نیراج لال، عصب‌شناس مؤسسه تحقیقات اسکریپس، می‌گوید: «ما بخش زیادی از کالری روزانه خود را صرف حفظ دمای بدن می‌کنیم.» لال و تیمش برای بررسی چگونگی تأثیر سرما بر سیگنال‌های گرسنگی در مغز، اثر سرما بر مغز موش‌ها را مطالعه کردند. آنها متوجه شدند که یک ناحیه از تالاموس موش به نام هسته زیفوئید، در دمای پایین، پروتئین c-Fos زیادی تولید می‌کند که نشان‌دهنده‌ی فعالیت عصبی است. این فعالیت در هسته زیفوئید حتی زمانی که دیگر بخش‌های مغز، مانند کورتکس، به دلیل کاهش دمای مرکزی بدن غیرفعال می‌شدند، همچنان بالا می‌ماند.

برای بررسی نقش هسته زیفوئید، تیم لال گیرنده‌های خاصی را در این ناحیه مهندسی کردند که به یک داروی خاص حساس بود و به این ترتیب توانستند فعالیت هسته زیفوئید را در مغز موش‌ها به صورت مصنوعی تحریک کنند. وقتی این ناحیه در دمای سرد تحریک شد، موش‌ها بیشتر غذا خوردند. اما وقتی فعالیت عصبی این ناحیه را سرکوب کردند، موش‌ها در سرما کمتر غذا خوردند. این آزمایش‌ها در دمای گرم تأثیر چندانی بر میزان غذای مصرفی موش‌ها نداشت، که نشان می‌دهد هسته زیفوئید اشتها را در پاسخ به سرما کنترل می‌کند.

هرچند مغز با این مکانیسم‌ها تلاش می‌کند دمای بدن را ثابت نگه دارد، اما قرار گرفتن طولانی در سرما می‌تواند آسیب‌های جدی وارد کند. حتی کاهش ۲ درجه‌ای در دمای مرکزی بدن می‌تواند به هیپوترمی منجر شود. در این شرایط، اثرات سرما بر مغز بیشتر آشکار می‌شود.

النا گراچوا توضیح می‌دهد: «وقتی دمای بدن به ۱۸ درجه سانتی‌گراد می‌رسد، سد خونی-مغزی ما دچار نشت می‌شود و دیگر نمی‌تواند مغز را از سموم معمولی بدن محافظت کند.» این نشت سموم از سد خونی-مغزی می‌تواند توانایی مغز در عملکرد طبیعی را کاهش دهد.

در دماهای بسیار پایین، پروتئین‌های کانال یونی نیز دچار اختلال می‌شوند. در نتیجه، تعداد بیشتری از یون‌های پتاسیم از نورون‌ها خارج می‌شوند، و این فرآیند می‌تواند نورون‌ها را خاموش کند. رابرتسون می‌گوید: «وقتی غلظت پتاسیم خارج سلولی بالا باشد، نورون‌ها نمی‌توانند عملکرد داشته باشند، بنابراین همه‌ی نورون‌ها به حالت غیرفعال درمی‌آیند.» این اتفاق باعث خاموش شدن فعالیت عصبی بخش‌هایی از مغز می‌شود.

جالب اینکه مطالعات نشان داده‌اند انسان‌هایی که برای مدت طولانی در معرض سرما قرار گرفته‌اند، می‌توانند زنده بمانند و حتی فعالیت طبیعی مغزشان را نشان دهند. رابرتسون معتقد است که شاید مغز برای محافظت از خود خاموش می‌شود تا آسیب بیشتری نبیند. با این حال، اگر قصد دارید در روزهای باقی‌مانده‌ی زمستان بیرون بروید، بهتر است لباس گرم بپوشید و به ترموستات مغزتان اجازه دهید وظیفه‌ی خود را انجام دهد.