Обычно аномальную температуру тела принято считать признаком развития в организме определенного заболевания. Однако ученые из Кембриджа установили, что у здоровых людей мозг функционирует нормально при достаточно высокой температуре, и, более того, она варьируется в зависимости от времени суток. Авторы опубликованной в журнале Brain статьи полагают, что изменение температуры в течение суток может стать важным признаком, по которому можно прогнозировать выживаемость пациентов с травмой головного мозга.
Изменение температуры головного мозга мужчин и женщин в зависимости от времени суток. Credit: N Rzechorzek/MRC LMB / Brain 2022
Наши знания о температуре головного мозга в значительной степени основаны на обследовании пациентов с черепно-мозговыми травмами (ЧМТ). На практике предполагается, что абсолютная температура мозга, ее соотношение с температурой тела, а также температурная чувствительность тканей мозга часто изменяются после травмы. Однако диапазон температур, при котором мозговые клетки функционируют нормально, до сих пор не установлен.
Основываясь на ранее полученных доказательствах о том, что температура здорового мозга может отличаться в разных его областях, а также меняться в зависимости от времени суток, ученые из Кембриджа задались целью определить диапазон вариаций температуры головного мозга здоровых взрослых. Исследователи предположили, что суточные колебания температуры мозга могут стать ценным предиктором восстановления после травмы.
При помощи неинвазивной магнитно-резонансной спектроскопии (МРС) исследователи измерили температуру мозга здоровых людей и пациентов отделения интенсивной терапии Западной больницы общего профиля (Эдинбург), чтобы определить, связано ли нарушение суточного колебания температуры с клиническим исходом после травмы.
Суточные колебания температуры мозга здоровых людей
Для изучения температуры мозга здоровых взрослых набрали 40 добровольцев. Температуру измеряли утром, днем и поздним вечером, а также учитывали индивидуальный циркадный ритм.
Средняя температура мозга у здоровых людей составила 38,5℃ и оказалась выше температуры тела – 36,0℃. Более того, исследователи обнаружили несколько любопытных зависимостей. Во-первых, температура мозга зависит от пола и от фазы менструального цикла: у женщин в лютеиновой фазе температура мозга на 0,36℃выше, чем у женщин в фолликулярной фазе и у мужчин. Во-вторых, наблюдались отличия в разных областях мозга: самой «горячей» областью стал таламус (36,1 – 40,9℃), а самой холодной – серое вещество коры, примыкающее к венозному оттоку.
В-третьих, температура зависит от возраста: она повышалась с возрастом в среднем на 0,6°C, особенно в глубоких отделах. Общий диапазон температур составлял от 36,1 до 40,9°C. Исследователи предполагают, что способность мозга к охлаждению может ухудшаться с возрастом, но пока неясно, связано ли это с развитием возрастных нарушений его работы.
У здоровых взрослых достоверно зафиксированы суточные колебания температуры. Ночью глобальная температура снижалась на 0,57°C, а в глубоких регионах – на 0,86°C. Также исследователи определили, что средний температурный минимум (примерно приходящийся на три часа ночи) составлял около 38,0°C. Кроме того, диапазон суточного ритма температуры в белом веществе составил примерно 37,0 – 40,3°C.
Суточные колебания температуры у пациентов с ЧМТ
Для измерения температуры мозга среди пациентов интенсивной терапии исследователи набрали 114 человек. В среднем температура мозга у пациентов с травмой составила 38,5℃ (32.6 – 42.3℃) и была выше средней температуры тела (37,5℃).
Для 110 из 114 пациентов набралось достаточно данных для анализа суточных колебаний температуры (длительность записи ≥36 ч), но зафиксировали их лишь у четверти. Более того, максимумы и минимумы температуры плохо соответствовали внешнему циклу день-ночь. Также отмечается, что диапазон температур мозга оказался снижен у пожилых пациентов.
На основе полученных результатов исследователи построили 4D-карту распределения температуры мозга, с которой можно ознакомиться на специальной веб-странице. По мнению ученых, эта карта станет необходимым справочным ресурсом, с которым можно сравнивать данные пациентов.
Однако, по мнению исследователей, измерения абсолютной температуры мозга имеют ограниченную клиническую пользу. Больше внимания стоит уделять скорее определению наличия суточных колебаний температуры. Действительно, из тех пациентов интенсивной терапии, у которых наблюдался суточный ритм температуры мозга, умерли только 4%, а из тех, у кого это явление обнаружено не было, — 27%. Тем не менее исследователи предупреждают, что для подтверждения этой связи необходимы более масштабные исследования.
На данный момент нельзя предполагать, что ежедневные ритмы температуры мозга напрямую увеличивают выживаемость, однако круглосуточное измерение температуры мозга определенно имеет клиническое значение.
Текст: Анна Удоратина
A daily temperature rhythm in the human brain predicts survival after brain injury by John O’Neill et al. Brain. PublishedJune 2022. https://doi.org/10.1093/brain/awab466
