Зевота - способ охлаждения головного мозга


 Головной мозг, потребляя 25% энергии организма, имеет мощность 15 Вт и снабжается напрямую из сердца горячей артериальной кровью. Несмотря на это температура головного мозга на один градус ниже, чем у остального тела, что обеспечивает его защиту от атак иммунной системы. Кроме того, несмотря на энергетическую лабильность мозга, его температура стабильнее, чем температура любой другой части тела. Однако, где у мозгов "радиатор"?

Аналогичная проблема охлаждения решена, например, в мужской мошонке путем противоточной системы артериальной и венозной крови, о чем я писал ранее. Однако в черепе нет венозного сплетения аналогичного таковому в яичках. Частичный отвод тепла из мозга производится через кожу головы с помощью эмиссарных вен, которые проводят охлажденную кровь из поверхностных вен головы внутрь черепа к мозговой оболочке. Но эта система охлаждения слишком медленная и не годится в случаях, когда мозг быстро увеличивает свой метаболизм.

Сравнительно недавно в качестве системы быстрого охлаждения головного мозга учеными стал рассматривается акт зевоты, что кроме того позволило объяснить связь зевоты с засыпанием и гипоксией.

Зависимость частоты зевоты от температуры окружающей среды замечена давно. Кроме того, влияние зевоты на температурозависимые приступы эпилепсии, мигрени и рассеянного склероза указывало на важную роль данного акта в терморегуляции мозга. Предполагаемая связь зевоты с охлаждением мозга была доказана, когда в 2010 году исследователи ввели в мозг крыс датчики температуры и обнаружили, что увеличение температуры мозга всего на 0,1°С мгновенно провоцировало у грызунов приступы зевоты, вслед за которыми наблюдалось снижение температуры мозга на 0,5°С. Однако эти наблюдения долго не удавалось обосновать анатомически - как зевота отводит лишнее тепло от мозга?

Акт зевоты начинается с раскрытия рта и расширения носоглотки, что ведет к ее заполнению холодным воздухом через ротовое отверстие. Попробуйте зевнуть. Почувствовали холодок и сильное натяжение в самом центре головы? Это натянулись крыловидные мышцы, которые в обычных условиях принимают участие в жевании. Одним концом данные мышцы крепятся к нижней челюсти, а другим - к гибким отросткам клиновидной кости в центре головы, которая граничит с гайморовыми пазухами (на рисунке слева).

Но почему мощные мышцы прикрепляются к столь пластичным структурам - раньше этому не придавалось значение. Оказалось, что на пике зевоты нижняя челюсть натягивает крыловидные мышцы, а те, в свою очередь, оттягивают клиновидный отросток, увлекая за ним заднюю стенку верхнечелюстной гайморовой пазухи.

Объем пазух носа у взрослого человека достигает 34 куб. см, а натяжение задних стенок во время зевоты увеличивает их размеры еще на треть (этап 1 на рисунке ниже). Возникшее отрицательное давление в пазухах "всасывает" холодный воздух из носоглотки (этап 2). Этот воздух вызывает испарение влаги на стенках пазухи, охлаждая тем самым капилляры слизистой оболочки. Охлажденая таким образом кровь затем собирается в вены крыловидного сплетения (этап 3). С завершением зевоты, челюсти сжимаются, и жевательные мышцы сдавливают крыловидное сплетение (этап 4) вызывая отток охлажденной крови (показано красными стрелками) в синусы твердой мозговой оболочки (этап 5). Эта кровь, в свою очередь, охлаждает спинномозговую жидкость (этап 6), потоки которой также увеличиваются во время зевоты (показано желтыми стрелками) - в данном акте она выступает в роли охлаждающей жидкости центральной нервной системы. Таким образом охлаждение мозга произойдет сразу после завершения акта зевоты!

После прочтения о роли гайморовых пазух в охлаждении мозга, первой моей мыслью было: "а как же люди с хроническим гайморитом?". Ведь их пазухи не способны к описанной "вентиляции". Мозг таких людей должен быть подвержен перегревам, а это чревато повреждениями тканей нервной системы иммунитетом, что обычно наблюдается при рассеянном склерозе. И каково было мое удивление, когда узнал, что больные рассеянным склерозом страдают гайморитами в несколько раз чаще обычного. Я предполагаю, что у людей с хроническим гайморитом часто происходят перегревы мозга, что является причиной разрушения гематоэнцефалического барьера и проникновение к нервным клеткам антител иммунной системы, которых в норме там быть не должно. Результат - рассеянный склероз. Эта гипотеза подтверждается и тем фактом, что у больных рассеянным склерозом наблюдается патологическая зевота проходящая после холодного душа, который также облегчает и сами симптомы заболевания.

Но как это все объясняет связь зевоты с недостатком кислорода и засыпанием? Все просто - дефицит кислорода можно нейтрализовать просто снизив потребность в нем в нервных клетках. Понижение температуры мозга замедляет его метаболизм и проблема недостатка кислорода решена! Этим давно пользуются кардиохирурги, когда необходимо временно прекратить кровоснабжение мозга. Чтобы нервные клетки не погибли от гипоксии на время операции мозг охлаждают с помощью специального оборудования. Охладив мозг всего на 5°С можно без последствий остановить доступ к нему кислорода на 15 минут. Вызванное зевотой замедление метаболизма также способствует и засыпанию. А вот "заразность" зевоты - результат работы зеркальных нейронов, которые аналогично заставляют нас улыбаться в ответ на улыбку прохожего, копировать позу собеседника или даже заикаться в разговоре с заикой.

Зевота провоцируется даже мыслями о ней, и вы наверняка уже зевнули, читая этот пост "про зевоту" ;). Поэтому вы созрели для эксперимента на себе. Как только подкатит очередной акт зевоты, резко и глубоко вдохните прохладный воздух через нос. Даже такого форсированного охлаждения слизистых глотки будет достаточно, чтобы предупредить зевоту. Впрочем, зевайте на здоровье!

Ну я, порывшись в научных статьях, решил написать следующий пост о том, как охлаждение ног связано с простудой. Чтобы не пропустить - подписывайтесь на мой блог о медицине, будет интересно!


Comments 6


Очень познавательно!
А медицина может объяснить почему у мужчин растет борода, а у женщин нет?

19.01.2017 06:00
0

Слишком много гипотез по этой теме. Но как-нибудь покопаюсь в литературе и найду наиболее обоснованные. Тогда и смогу ответить.

19.01.2017 06:06
0

:Женщина с бородой )

19.01.2017 07:35
0

Ага, и лысина еще у многих. Наверно борода и лысина взаимосвязаны и под действием гравитации волосы сверху спускаются вниз.

20.01.2017 07:24
0

Не,не - лысина - это отдельный вопрос, с ней проще ))))
Есть или нету - это легко объяснить, а вот почему у мужчин есть а у женщин нет? Какой смысл в бороде?

20.01.2017 07:27
0

По акту зевоты можно снять остросюжетный короткометражный фильм. Что куда залетает и как влияет на терморегуляцию)

19.01.2017 06:17
0

хорошая статья

19.01.2017 06:20
0

..ну вот как??..как природа могла создать такой совершенный биомеханизм!?...с одной стороны защитила мозг черепной коробкой, а с другой придумала, как его при этом охлаждать и нагревать!!!
...у меня только остался один вопрос: почему избыточное нахождение на солнце с открытой головой приводит к солнечному удару, а не к усиленному зеванию!?!?!?...

19.01.2017 07:04
0

В жару и при высокой влажности эффективность этого механизма охлаждения ничтожна. Ведь в пазухи носа поступает воздух имеющий температуру равную или даже выше, чем температура самого мозга, а высокая влажность жарких стран еще меньше способствует охлаждению замедляя испарение влаги со слизистых пазух.

Тем не менее, у аборигенов жарких стран ноздри гораздо шире, а носовые пазухи имеют больший объем, чем у аборигенов северных регионов. С другой стороны, размеры мозга у них меньше и выделяет тепла он меньше. То есть все говорит в пользу существенности этого хитрого механизма для охлаждения мозга. А вот как он был выработан, вопрос сложный.

Возможно, что прототипом данного механизма являлось охлаждение головного мозга и всего тела с помощью более активного дыхания через рот. В данном случае охлаждение происходит в результате испарения влаги в ротовой полости и в дыхательных путях. Данный механизм до сих пор можно наблюдать у собак и кошек. Вспоминаются и крокодилы, которые на жарком солнце часто лежат с широко открытой пастью. Но для чего они это делают - до сих пор вопрос дискуссионный. В любом случае можно проследить усложнение этого механизма от рептилий к более современным животным.

19.01.2017 07:22
0

Она его создавала не сразу, а мелкими шажками в течении долгого времени. :)

19.01.2017 19:18
0

Спасибо за интересный материал :)

19.01.2017 18:23
0

Надо бы лампочку на голову прицепить и подключить к мозгу и зевать не придется

19.01.2017 19:38
0

Знал, что собаки регулируют температуру тела через дыхание ртом и язык, а вот про мозг человека и зевоту первый раз слышу. Спасибо за информацию

19.01.2017 20:47
0

очень познавательно!
Спасибо :)

19.01.2017 22:31
0

Не уверен.

20.01.2017 07:30
0

Вот я в стрессовой ситуации (перед экзаменом, выступлением или еще каким-то ответственным делом) начинаю неудержимо зевать.
Это скорее охлаждение лихорадочно работающего мозга или другое?

25.01.2017 06:58
0

у Г.И. Гурджиева есть объяснение человеческой зевоты. Я могу дать его кратко, но это вызовет много вопросов, на которые кратко ответить не получится. Но рискну. Зевота по Гурджиеву - переключатель локальных энергетических аккумуляторов. Для интересующихся даю ссылку на книгу Петра Успенского "В поисках чудесного". Там всё это в контексте.

27.01.2017 00:05
0