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!