Температура и гомеостаз

Если температура вашего мозга понизится на 10 °С, вы потеряете сознание. Что еще хуже, если ваша температура повысится более чем на 10 °С выше нормальной, вы умрете. Вы можете находиться при очень жаркой или очень холодной погоде, но ваш мозг остается в основном защищенным в узком диапазоне температур в несколько градусов по шкале Цельсия.

Физиологические реакции, такие как потение или дрожь, — это часть механизма поддержания температуры мозга столь постоянной: они обеспечивают охлаждение в виде испарения и нагрев в виде мышечной активности. Физиологические реакции также вступают в игру, когда вы начинаете чувствовать дискомфорт из-за жары. Вы можете обнаружить, что вам хочется сбросить одежду, выпить чего-нибудь холодного или перейти в тень. Но что в первую очередь включает эти физиологические и психологические реакции?

Когда вы находитесь на жарком солнце, все ваше тело начинает нагреваться. Сходным образом, если вы слишком долго остаетесь незащищенным на холоде, все ваше тело охватывает гипотермия (слишком холодно). Но на самом деле изменение температуры обнаруживается только внутри вашего мозга. Нейроны нескольких определенных участков мозга, особенно находящиеся в предоптическом (переднем) участке гипоталамуса у основания мозга, являются, по сути, нервными термостатами (Satinoff, 1983). Когда их собственная температура меняется, они начинают работать иначе. Эти нейроны внутри вас служат одновременно термометром и гомеостатической точкой настройки. Когда их температура отклоняется от нормального уровня, меняется их метаболизм, в результате чего меняется их активность или характер разрядов. Это запускает такие физиологические реакции, как потение или дрожь, которые помогают скорректировать температуру. При этом может возникнуть сознаваемое ощущение, что вам слишком жарко или слишком холодно, заставляя вас стремиться в тень или надевать пальто, то есть совершать поведенческое решение той же задачи.

Когда вам слишком жарко, прохладный ветерок может быть приятен. Сходным образом, когда слишком холодно, приятные ощущения даст горячая ванна. Но по мере того как меняется ваша собственная внутренняя температура, восприятие этих внешних событий также меняется. Хотя обычно температура всего тела меняется на градус или два, когда вам очень жарко или очень холодно, совсем слабое изменение температуры мозга приводит к изменению ваших ощущений. Мозг можно «обмануть» относительно ощущений жары или холода, просто изменив температуру относительно немногих нейронов гипоталамуса. Например, если охладить только гипоталамус, безболезненно прокачивая прохладную жидкость через трубочку в виде небольшой петли, хирургически имплантированную в гипоталамус, это мотивирует крысу нажимать на рычажок, включающий лампу подогрева, которая согревает ее кожу, несмотря на то что температура всего тела не понизилась (Satinoff, 1964). Нейроны гипоталамуса зафиксировали отличие своей температуры от обычной величины точки настройки.

Большинство из нас испытывали временные отклонения от точки настройки. Болезнь может привести к временному повышению точки настройки температуры мозга на несколько градусов. Затем температура, которую они пытаются «обнаружить», повышается, и начинается лихорадка. Активизируются физиологические реакции, повышающие температуру тела. У вас начинается озноб, а температура поднимается выше нормы. Но несмотря на подъем температуры тела, вы продолжаете ощущать холод — даже в теплом помещении — до тех пор, пока нейроны гипоталамуса не достигнут уровня повышенной точки настройки.