Отсутствие колебаний температуры мозга предсказало вероятность смерти от травмы головы

У пациентов, которые находились в отделении интенсивной терапии с черепно-мозговой травмой, вероятность смерти была выше, если в течение суток у них не отмечались колебания температуры мозга. В журнале Brain ученые также рассказали про наблюдения за температурой мозга здоровых и больных людей, про ее колебания в течение суток, менструального цикла и в зависимости от возраста. Исследователи составили объемную тепловую карту мозга, которую в дальнейшем можно использовать в качестве диагностического инструмента.

Сегодня известно, что функциональность клеток мозга зависит от температуры мозга (в частности, температура влияет на мембранный потенциал нейронов и даже на поведение животных). Принято считать, что температура мозга равна температуре тела, хотя исследования людей с черепно-мозговой травмой показывают, что у таких людей температура мозга не соотносится с температурой тела.

Однако насколько должна измениться температура мозга, чтобы считать это патологией, врачи сказать не могут: не существует достаточного набора наблюдений, чтобы определить диапазон нормальной температуры мозга. При этом врачи признают, что этот показатель мог бы стать важным диагностическим и прогностическим критерием у пациентов с черепно-мозговой травмой, а потенциально — и при других болезнях мозга.

Измерять температуру мозга, однако, довольно проблематично. Для этого используются внутричерепные зонды и их использование связано с риском травмы вещества мозга или кровотечения. Впрочем, существующий метод магнитно-резонансной спектроскопии (МРС) позволяет достаточно точно измерять температуру мозга с помощью явления химического сдвига.

Нина Жехожек (Nina Rzechorzek) с коллегами из Кембриджского университета использовали МРС у здоровых людей, чтобы определить диапазон нормальной температуры мозга в течение суток. Ученые также исследовали температуру у людей с черепно-мозговой травмой (ЧМТ), проходящих лечение в отделении интенсивной терапии, чтобы понять, как может меняться этот показатель у таких пациентов.

В группу пациентов попало 114 человек, у которых внутричерепная запись температуры мозга проводилась не менее 24 часов (у 110 из них запись длилась более 36 часов). Так, среднее значение температуры мозга составило 38,5 ± 0,8 градуса Цельсия. В исследовании она превышала среднее значение температуры тела (температура во рту) пациентов примерно на один градус (37,5 ± 0,5 градуса Цельсия; р < 0,0001).

У 25 пациентов ученые отметили суточные колебания температуры мозга, у 11 — суточные колебания температуры тела, а у девяти — суточные колебания обоих показателей. Однако все эти колебания не согласовывались с внешним циклом дня и ночи, что расходится с данными о синхронизации ректальной температуры с внешними параметрами «свет-темнота» и «сытость-голод». Кроме того, ученые отметили, что у пожилых пациентов ширина диапазона температуры мозга была ниже, чем у молодых, за счет более высоких значений минимальной температуры (р = 0,018).

Чтобы проверить, насколько нарушаются суточные циклы температуры мозга у людей с ЧМТ, ученые исследовали этот показатель у здоровых людей с помощью МРС. Они отобрали 20 мужчин и 20 женщин 15 национальностей в возрасте от 20 до 40 лет. У 11 женщин отмечались нормальные менструальные циклы, восемь принимали комбинированные противозачаточные препараты, а одна женщина носила комбинированный гормональный пластырь, который она снимала во время сканирования.

Индекс массы тела был незначительно выше у мужчин (р = 0,014), температура полости рта была на 0,29 градуса Цельсия выше у женщин, находящихся в лютеиновой фазе цикла, по сравнению с мужчинами (р = 0,029). Ученые не обнаружили никаких различий в температуре полости рта в зависимости от возраста или времени суток. По ряду дополнительных физиологических параметров ученые признали эту выборку репрезентативной для изучения колебаний температуры мозга.

Так, у здоровых людей температура мозга была выше, чем температура полости рта (38,5 ± 0,4 градуса Цельсия против 36,0 ± 0,5 градуса Цельсия). При этом у женщин в лютеиновой фазе цикла мозг оказался теплее на 0,36 градуса Цельсия по сравнению с женщинами в фолликулярной фазе и мужчинами (р = 0,0006 и p < 0,0001 соответственно). Ученые также зафиксировали увеличение температуры мозга на 0,6 градуса Цельсия, особенно в таламусе и гипоталамусе, у сорокалетних по сравнению с двадцатилетними (р = 0,0002). Общий диапазон температуры мозга составил от 36,1 до 40,9 градуса Цельсия, в то время как средняя максимальная разница между самым теплым и самым холодным участком мозга у отдельного обследуемого в любой момент времени оказалась равна 2,41 ± 0,46 градуса Цельсия.

Самые низкие температуры наблюдались в областях серого вещества коры головного мозга, расположенных близко к поверхности мозга и прилегающих к верхнему сагиттальному синусу. Самым теплым местом мозга оказался таламус: температура в нем на 1,64 градуса Цельсия выше, чем в сером веществе коры (р < 0,0001), и на 0,56 градуса Цельсия выше, чем в гипоталамусе (р < 0,0001).

Восемь женщин и 12 мужчин сообщили, что «определенно» или «возможно» заснули во время одного или нескольких сканирований; это событие не оказало заметного влияния на температуру мозга в течение 30-минутного сканирования. Таким образом, температура мозга человека превышает температуру полости рта и существенно варьирует в зависимости от возраста, пола, фазы менструального цикла и области мозга.

Наблюдения показали, что температура мозга уменьшается к вечеру: вариация температуры составила 0,57 градуса Цельсия (р < 0,0001). Температура таламуса варьировалась на 0,86 градуса Цельсия (р = 0,0001). Самые низкие температуры в мозге регистрировались ночью. Прогнозируемый средний минимум (03:00) составил 38,4 градуса Цельсия у женщин в лютеиновую фазу и 38,0 градуса Цельсия у мужчин. Таким образом, у здорового человека существует суточная вариация значений температуры мозга.

Благодаря собранным данным ученым удалось составить тепловую 4D-карту головного мозга. Каждая точка на этой карте — это среднее значение температуры от 20 человек с учетом возраста, пола и индекса массы тела в каждой временной точке. По словам ученых, эта карта — первое всеобъемлющее описание нормальной температуры головного мозга человека. Исследователи использовали составленную карту для клинической оценки исходов ЧМТ у пациентов в отделении интенсивной терапии. Зная суточную вариацию температуры мозга у здоровых и больных людей, ученые проследили за корреляцией между температурой мозга и смертностью.

Обобщенная модель показала, что отсутствие суточного ритма температуры мозга или увеличение возраста на десять лет повышают вероятность смерти в отделении интенсивной терапии в 21 (р = 0,016) и 11 раз (р = 0,0002) соответственно. При этом максимумы и минимумы температуры мозга в течение суток не предсказывали исход. То есть, пожилые пациенты с ЧМТ, у которых отсутствует суточный ритм температуры мозга, подвергаются наибольшему риску смерти в отделении интенсивной терапии.

О том, как еще ученые изучают мозг (даже в отрыве от тела), можно прочитать в нашем материале «Из головы вон».

Слава Гоменюк