Некоторым людям удается избежать переохлаждения даже при воздействии очень низких температур. Американские ученые выяснили, что за такую способность, с одной стороны, отвечает повышенная активность областей мозга, участвующих в процессе восприятия и контроля болевых ощущений, а с другой — повышенное поглощение глюкозы межреберной мышцей. Исследование, о результатах которого сообщается в журнале NeuroImage, провели с участием голландца Вима Хофа, более известного как «Ледяной человек».
За терморегуляцию у теплокровных животных отвечает гомеостаз, или способность к саморегуляции — сохранению постоянства внутреннего состояния. Воздействие очень низких температур, однако, может привести к гипотермии — переохлаждению организма. Для человека порог наступления переохлаждения тела составляет примерно 35 градусов Цельсия: при падении температуры до этого значения у человека наблюдается дрожь, онемение и изменение цвета кожи — как следствие нарушения кровообращения. Падение температуры тела ниже 30 градусов Цельсия становится критически опасным для организма: понижаются сердечный ритм, кровяное давление, наблюдаются нарушения дыхания и потеря сознания; также высока вероятность смерти.
Тепло тела очень быстро теряется в воде: например, при нахождении в водоеме с температурой около 10 градусов острая гипотермия (а затем и смерть) могут наступить в течение часа, а при температуре, близкой к замерзанию, — уже через 15 минут. Тем не менее, существуют люди, терморегуляция которых выше, чем у большинства: они могут находиться в очень холодной воде до нескольких часов без каких-либо существенных последствий для организма.
Один из таких людей — 58-летний Вим Хоф: он может провести в воде со льдом больше часа, а в 2008 году поднялся на шестикилометровую высоту Эвереста в одних шортах. По словам самого Хофа, этого удалось добиться благодаря многолетним практикам, включающим медитацию, продолжительное воздействие холода и гипервентиляцию. Исследование, проведенное в 2014 году американскими учеными, показало, что с помощью гипервентиляции Хоф эффективно повышает сердечный ритм и уровень адреналина, тем самым предотвращая появление гипотермии.
В новой работе ученые из Медицинской школы Уэйна в Мичигане при участии Отто Мюзика (Otto Muzik) решили проследить за тем, как происходит процесс эффективной терморегуляции при критически низких температурах, а именно — какое участие в нем принимает центральная нервная система. Для этого они одели Хофа в специальный костюм, оснащенный тонкими трубками: по этим трубкам пускается вода определенной температуры, тем самым охлаждая тело до состояния легкой гипотермии. Процедура охлаждения проходила как во время проведения фМРТ-эксперимента, так и ПЭТ-сканирования (метод позитронно-эмиссионной томографии). Во время каждого эксперимента ученые измеряли температуру тела Хофа, а во время ПЭТ-сканирования также использовали два радиоактивных препарата-маркера — 11С-гидроксиэфедрин и 18F-фтордезоксиглюкозу. Первый, гидроксиэфедрин, — это аналог катехоламинов, который используется для визуализации работы симпатической нервной системы, а фтордезоксиглюкоза позволяет визуализировать поглощение глюкозы жировой и мышечной тканью. Полученные данные затем сравнили с показателями 20 участников контрольной группы, прошедших точно такие же сканирования.
Ученые выяснили, что мозг Хофа при воздействии низких температур отличается повышенной активацией околопроводного серого вещества — скопления серого вещества в области покрышки, которое участвует в регуляции болевой чувствительности, и островковой доли, участвующей в контроле сенсорной информации.
Кроме того, ученые отметили повышенное поглощение глюкозы бурой жировой тканью Хофа, а также выяснили, что намеренная гипервентиляция приводит к улучшению работы симпатической нервной системы и повышенному поглощению глюкозы межреберной мышцей. Это, в свою очередь, улучшает циркуляцию крови в легочном круге кровообращения, избавляя от негативных последствий переохлаждения.
Авторы работы пришли к выводу, что за подобную экстремальную терморегуляцию отвечают не периферийные механизмы организма, а центральная нервная система. Это, в свою очередь, указывает на то, что многолетние практики дыхания, а также тренировки в холодной атмосфере помогли Хофу эффективно повлиять на собственную физиологию.
