Глава 11. Терморегуляция, сон, лень, свобода, удовольствие от движений
Терморегуляция
Продолжая тему гомеостаза, начатую в предыдущей главе, хотелось бы коснуться вопроса терморегуляции. Homo sapiens – теплокровные млекопитающие. Это означает, что существует оптимальная температура тела (всем известные 36,6 ℃), на функционирование при которой настроен весь наш организм.
Нервной структурой, отвечающей за терморегуляцию, является гипоталамус. В его передней части (так называемая преоптическая область, недалеко от которой в промежуточный мозг входит зрительный нерв) находятся нейроны-терморецепторы, постоянно измеряющие температуру крови (рис. 11.1). Иными словами, для управления температурой тела наиболее значимы характеристики крови, протекающей через мозг. Руки замерзли или перегрелись, дует холодный или обжигающий ветер – это все не так значимо. А вот если мозг остывает (или в нем стало слишком горячо) – на это необходимо оперативно реагировать. В гипоталамус, конечно, поступают сигналы и от терморецепторов кожи («датчиков» тепла и холода), но эта информация играет дополнительную, вспомогательную роль. Терморецепторы гипоталамуса и связанные с ними нейронные дуги врожденно знают, что в мозге должно быть именно 36,6 ℃. Если температура поднимается или падает, гипоталамус с помощью прежде всего вегетативной нервной системы способен возвращать организм к ее оптимальному значению.
Черной стрелкой отмечено повышающее температуру влияние на гипоталамус молекул, образующихся в ходе воспалительных реакций; стрелками со звездочкой показано действие жаропонижающих препаратов, блокирующих образование простагландинов.
Рис. 11.1. Основные события и факторы, определяющие терморегуляцию организма человека. Черной стрелкой отмечено повышающее температуру влияние на гипоталамус молекул, образующихся в ходе воспалительных реакций; стрелками со звездочкой показано действие жаропонижающих препаратов, блокирующих образование простагландинов
Когда кровь становится слишком горячей, нужно сбросить лишнее тепло. Основной механизм, который при этом используется, – расширение сосудов кожи. Сигнал, вызывающий такое расширение, подразумевает в основном торможение части нейронов симпатической системы. Поверхность нашего тела разогревается (порой вполне отчетливо краснеет из-за увеличения притока крови), и тепло улетучивается в окружающее пространство. Если данной реакции не хватает, включается второй механизм охлаждения – потоотделение. Генерируется специальный симпатический сигнал, воздействующий на потовые железы. Получается, что в ситуации перегрева часть симпатики подтормаживается (расширение сосудов), а часть – активируется (запуск потовых желез). Выделяющийся пот – это прежде всего охлаждающая жидкость, она улетучивается с поверхности кожи, и мы остываем.
Наконец, если стало совсем тяжело, сигнал от гипоталамуса: «Жарко, жарко!» – достигает коры больших полушарий, и человек что-то делает: снимает лишний свитер, прячется в тень или включает кондиционер. То есть, когда перегрев осознается, мы на поведенческом уровне помогаем гипоталамусу, запуская те или иные последовательности движений, которые, как правило, являются результатом нашего обучения. Но в стандартных, простых ситуациях факт перегрева необязательно достигает сознания, и гипоталамус сам прекрасно справляется с отклонениями температуры тела в несколько десятых долей градуса.
Примерно такая же история – с охлаждением. Если кровь стала холоднее, чем 36,6 ℃, буквально на 0,1–0,2 градуса, гипоталамус запускает сужение сосудов кожи, что снижает теплоотдачу с поверхности тела. Это очевидно симпатическая реакция, и все мы прекрасно знаем, что не только на холоде, но и просто в прохладном помещении у нас постепенно начинают мерзнуть руки, ноги, нос, уши. Получается, что это мелочи, вполне предопределенная гомеостатическими нейронными контурами рефлекторная реакция, и главное, чтобы гипоталамус не остыл.
Следующий уровень регуляции температуры при охлаждении – включение дрожи и реакции, для описания которой используется термин «пилоэрекция».
Дрожь появляется, если начинают непроизвольно сокращаться мышцы, а когда это происходит, мышечные клетки вырабатывают довольно много тепла. Получается, что целенаправленного движения не наблюдается, а просто идет генерация тепловой энергии. Можно на сознательном уровне не доводить организм до дрожи, а, когда стало холодно, 20–30 раз присесть или 10–15 раз отжаться – и этим прекрасно помочь своему организму.
Реакция пилоэрекции – это попытка поднять несуществующую шерсть.
Мурашки, которые появляются на коже, – результат сокращения мелких мышц дермы, то есть реакция, которая млекопитающим, покрытым шерстью, и птицам, покрытым перьями, на холоде очень полезна. Потому что чем толще слой шерсти или перьев, тем лучше термоизоляция. Распушившиеся на морозе воробей или кот гораздо меньше теряют тепла, а у белого медведя или полярной совы эффективность термоизоляции приближается к характеристикам космического скафандра. У нас, вышедших из жаркой Африки Homo sapiens, серьезной шерсти давно нет, однако пилоэрекция сохранилась в качестве рудимента. Видно, что волоски на коже встают дыбом, но тепла от этого вряд ли можно ждать.
