随着七月份的到来，各地气温上升，户外活动的人也多了起来。去海边享受日光浴，去有大片草坪的公园和全家人来个野餐，这样的生活想想都觉得美。不过，哥本哈根大学的一项最新研究显示，夏天进行长时间户外运动时尽量戴上帽子，头皮直接暴露在阳光下，有损坏大脑功能的潜在风险。

 

 

虽然结论听起来相当惊悚，科研人员们进行这项研究时的出发点还是有据可依的。全球有大约一半的人生活在有可能出现酷热或者酷寒气候条件的区域，环境的热效应潜在地影响着人们的生活生产。在室外环境中，当人头部的正上方暴露在太阳辐射下，将产生相当大的热负荷，科研人员们通过本次研究证实，这样的条件对人体健康还真有潜在的损害。

 

 

 图片来源：https://www.sopadre.com/plan-your-trip/weather/

 

 

 

Part. 1

 

 

热量堆积时大脑是怎么散热的？

 

人脑功能高度依赖于血液葡萄糖和氧的稳定供应，但维持大脑热稳态的条件发生改变时，大脑也极易受到损伤。大脑被封闭在颅骨中而被高度隔离，但是大脑必须要清除代谢所产生的热量，以此维持大脑的温度。一般来说，大脑主要通过动脉血的流动来散发热量。在静息状态下，每分钟700毫升的血流量可以带走1千焦的能量，这将帮助脑降低0.3摄氏度。

 

 

太阳光可以穿透皮肤几毫米并加热皮肤下面的组织，因此若将头部长时间直接暴露于剧烈的太阳辐射下，理论上确实可能会使脑部温度升高。在高温环境下，大量出汗会消耗体内的水分和盐分，导致脱水，而体液和盐分减少又直接导致脑部供血不足。如此一来，大脑通过血液循环来促进脑部散热的能力就会大大减退。此外，颅骨和颅腔内类似于保温杯的特殊层状结构又可能大大限制热量通过，这导致脑的散热变得更加糟糕。

 

大脑中的血液流动，帮助大脑散热（图片来源：南加州大学）

 

 

 

Part. 2

 

 

不光影响散热，阳光辐射还影响运动认知功能

 

强烈的阳光是否真的会影响脑功能和脑温度呢，让我们与研究人员一起来探个究竟。

 

参与该项研究的是八位健康的男性，在进行任何实验前24小时，所有参与者都充分地饮水，并戒酒和剧烈运动。如下图所示，研究人员们在实验室里模拟强烈太阳光（约等于每平方米1000瓦特）的照射，以对实验对象进行运动认知能力的相关测试。测试主要分为以下四个方面：

 

简单的运动任务（根据屏幕中提示的数字进行捏合/调整力的测试）。

 

简单的认知任务（在监视器上显示四个数字，参与者使用数字键盘计算和键入四个数字的和）。

 

结合运动认知任务（根据屏幕中四个数字进行加法计算，然后键入结果，并进行拇指和食指捏合/调整力的测试）。

 

复杂的视觉运动跟踪任务（通过施加捏力用光标完成任务，同时计算数字总和，键入结果，并通过应变仪传感器使用拇指和食指捏合/调整力）。

 

 

 

 

 

模拟太阳光辐射示意图。头部辐射不仅包括上方还包括头颈部的一盏灯。（图片来源：参考文献）

 

 

如下图显示，头部长时间（2小时）暴露于模拟阳光下的受试者进行复杂运动和综合运动认知任务的分数明显降低。相反，急性暴露（15分钟）或者持续的下半身加热都没有导致运动认知能力的下降。

 

 

 

 

 

不光影响散热，阳光辐射还可能导致脑神经受损（图片来源：参考文献）

 

 

研究人员发现，头颈部在阳光下的长时间暴露将导致身体核心温度（直肠温度计在插入肛门括约肌内约10cm时测得的身体温度）升高1摄氏度，这对身体机能的正常维持显然有相当大的负面影响。

 

 

 

此外，为了进一步研究阳光辐射对脑神经的影响，研究者们测试了受试者的脑干听觉诱发电位。什么是脑干听觉诱发电位？我们先来解释下什么是听觉通路。如下图，我们耳朵的外耳、中耳感受到的声波振动传递到内耳，在内耳耳蜗转变成生物电信号然后再通过听神经一直传递到大脑皮层，人们才可以听到声音。

 

 

 

听觉传到通路（图片来源：百度百科）

 

 

 

脑干听觉诱发电位是一项反应脑干受损情况的客观指标。仪器会记录声音发出后18毫秒以内和听相关的电位反应，继而反映耳蜗至脑干相关结构的功能状况。凡是累及听觉通路的任何病变或损伤都会影响这一指标。

 

 

 

听觉脑干诱发电位能客观敏感地反映中枢神经系统的功能，往往脑干轻微受损而临床无症状和体征时，它就已经发生了改变。本次研究通过测量这一指标发现，长时间施加模拟阳光辐射时（大约2小时，直到核心温度升高1度），受试人员的脑干听觉诱发电位将发生变化，而在急性（15分钟）阳光辐射暴露下，没有表现出受到影响的痕迹。

 

 

图片来源：https://www.sopadre.com/plan-your-trip/weather/

 

 

不仅如此，模拟状态下长时间的阳光直射，还明显改变了生理和心理指标。使得受试者每分钟心跳从76跳增加到了116跳，身体核心温度增加1度，平均皮肤温度增加了2.3摄氏度，尤其是在枕骨处测量的头颈部皮肤温度增加了5.4度之多。这些数据明显意味着受试者将有强烈的不适感。

 

 

 

总的来说，本次研究发现长时间施加于头部的辐射热会一定程度上影响大脑的机能，特别是在复杂运动和组合运动认知测试中，受试者的能力都表现出相当明显的衰减。头和颈部直接暴露于辐射热主要影响大脑的浅表部分。但即便仅仅是大脑浅表处的温度升高，都会对人脑的短期能力产生损害。作为对比，当下半身的辐射暴露引起身体深部核心温度相似的升高时，则不会引起明显损伤。另外，头和颈部的短期急性暴露会立即使颅外（皮肤）温度升高，但并未对大脑的机能产生明显的影响。

 

 

 

Part. 3

 

 

难道说以后夏天不能“光头”愉快玩耍了？

 

 

 

 

 

我们常说今天的太阳好毒，把人晒的脑壳儿直疼。从这项最新研究的结论来看，这句话还真不单单是夸张的修辞。况且脑壳儿疼事小，脑仁儿出了问题可就相当严重了。

 

 

 

不过，鉴于这项研究的样本数量（8人）远不具备统计意义，另外其结论虽然听上去惊悚，可是与生活常识也并不相悖。谁都知道大太阳底下长时间晒，脑袋不痛也有极大的中暑可能。类似的最新研究有很多，而且媒体为了吸引眼球也往往会对研究本身做出过度甚至不恰当的解读，我们对这些说法也犯不上听风就是雨。当然，虽然用不着大惊小怪，但在炎热的夏季注意防晒、避免中暑还是完全靠谱的“养生”建议。

 

 

 

有很多户外工作人员，季节性地暴露于高热环境中，这确实会对他们的健康和工作产生一定的影响。对于这类特殊人群，利用各种形式的帽子来遮阳可以很好地减轻辐射暴露给身体造成的热损伤。不过当使用安全帽一类硬质帽子时，也可能会因为散热能力受到限制而加重热损伤。因此，此类人员应保证充足的饮水和适当的休息，避免在烈日下长期劳作，以免因为大脑机能短暂下降而造成安全生产事故。

 

 

 

炎炎夏日，享受阳光固然好，做好防晒更重要。

 

 

 

参考文献

Jacob F. Piil, Lasse Christiansen, Nathan B. Morris, C. Jacob Mikkelsen, Leonidas G. Ioannou, Andreas D. Flouris, Jesper Lundbye-Jensen & Lars Nybo. Direct exposure of the head to solar heat radiation impairs motor-cognitive performance. Scientific Reports volume 10, Article number: 7812 (2020).

 

 

出品：科普中国