Denní cyklus teploty mozku byl v nové studii spojen s přežitím po traumatickém poranění mozku

Podle nedávných studií je průměrná teplota lidského mozku mnohem proměnlivější, než se dříve myslelo, a může indikovat zdravou mozkovou aktivitu. Zatímco teplota v ústech je normálně u zdravých mužů a žen nižší než 37 °C, průměrná teplota mozku je 38,5 °C, přičemž hlubší oblasti mozku často mohou dosahovat až 40 °C, a to zejména u žen.

V minulosti byly studie o teplotě lidského mozku závislé na datech shromážděných od pacientů v intenzivní péči s poraněním mozku, kde je přímé (tedy invazivní) monitorování mozku často nezbytné. Až relativně nedávno, byla vyvinutá technologie známá jako magnetická rezonanční spektroskopie (MRS), která umožňuje výzkumníkům detekovat teplotu mozku u zdravých jedinců bez nutnosti jakýchkoli invazivních postupů. Dosud však MRS nebyla použita ke zkoumání toho, jak se mění teplota mozku během dne, ani ke zkoumání vlivu biologických hodin člověka.

V rámci nové studie britští vědci vytvořili vůbec první 4D mapu ukazující teplotu zdravého lidského mozku. Z té je patrné, do jaké míry se teplota mozku mění v závislosti na oblasti mozku, věku, pohlaví i denní doby. Význam výzkumu spočívá v tom, že vyvrací obecně uznávaný předpoklad, že tělesná teplota a teplota mozku jsou stejné.

Na studii se podíleli výzkumníci z Laboratoře molekulární biologie Medical Research Council (MRC) v Cambridge.

Nejvyšší teploty zdravého lidského mozku byly naměřeny u žen po ovulaci ráno. Naopak nejnižší teploty byly naměřeny u mužů v noci. Zdroj: 10.1093/brain/awab466

Studie, která byla nedávno publikována v prestižním časopise Brain, také zkoumala údaje od jedinců, kteří prodělali traumatická poranění mozku. Vědci přitom došli k zajímavému závěru – existuje silná korelace mezi přežitím a přítomností denních teplotních cyklů mozku. Tyto objevy by tak mohly pomoci při diagnostice, prognóze a léčbě poškození mozku.

Nápadné změny teploty mozku, když je zdravotní stav dobrý

Pro studium zdravého mozku výzkumníci přijali 40 dobrovolníků ve věku 20-40 let, kteří jejichž teplota mozku byla stanovována ráno, odpoledne a v pozdním večeru během jednoho dne.

Mimo to byla u účastníků sbírána také data o jejich srdeční aktivitě, která umožnila zohlednit genetické rozdíly a také rozdíly v životním stylu ovlivňující cirkadiánní rytmus každého člověka. Výsledná data tak nebyla ovlivněna tím, zda byl daný dobrovolník „noční sova“, nebo „ranní ptáče“ – tato skutečnost byla v následné analýze zohledněna.

U zdravých účastníků byla průměrná teplota mozku 38,5 °C, tedy o více než dva stupně vyšší než teplota naměřená pod jazykem. Studie také zjistila, že teplota mozku se lišila v závislosti na denní době, oblasti mozku, věku, pohlaví a případně menstruačním cyklu.

Zatímco povrch mozku byl obecně chladnější, hlubší mozkové struktury dosahovaly často teploty více než než 40 °C – nejvíce 40,9 °C. Konzistentně u všech jedinců se měnila teplota mozku během dne v rozmezí 1 °C, přičemž nejvyšší teploty byly pozorovány odpoledne, nejnižší naopak v noci.

V průměru byly ženské mozky asi o 0,4 °C teplejší než mozky mužů. Tento rozdíl mezi pohlavími byl s největší pravděpodobností způsoben menstruačním cyklem, protože většina žen byla skenována v poovulační fázi cyklu a jejich teplota mozku byla přibližně o 0,4 °C vyšší než teplota u žen skenovaných před ovulací.

Výsledky také ukázaly, že teplota mozku se zvyšovala s věkem (mezi účastníky škála 20 let), a to zejména v hlubokých oblastech mozku, kde byl průměrný nárůst 0,6 °C. Vědci vyslovili hypotézu, že se kapacita mozku pro samoochlazování může s věkem zhoršovat. Je však zapotřebí další práce, aby byla tato domněnka ověřena, a aby se zjistilo, zda to může být spjato s vývojem mozkových poruch souvisejících s věkem.

Oblasti mozku vybrané pro měření teploty pomocí magnetické rezonanční spektroskopie jsou zobrazeny jako překryvy na standardních MRI skenech mozku v různých rovinách. V mozku bylo vybráno 80 oblastí, které byly seskupeny do 4 soustředných vrstev (vlevo nahoře). Jedna oblast byla vybrána v hypotalamu (Hypo; zobrazeno z pohledu shora, z boku a zepředu) a jedna oblast z thalamu (Thal; zobrazeno z pohledu zepředu). Hypotalamus je klíčovou oblastí pro regulaci mnoha věcí, včetně teploty, spánku a tělesných hodin. Zdroj: 10.1093/brain/awab466

„Nejpřekvapivějším zjištěním naší studie je pro mě to, že zdravý lidský mozek může dosáhnout teplot, které by byly diagnostikovány jako horečka kdekoli jinde v těle. Tak vysoké teploty byly v minulosti naměřeny u lidí s poraněním mozku, ale předpokládalo se, že jsou důsledkem zranění,“ líčí dr. John O’Neil, který výzkum vedl.

„Zjistili jsme, že teplota mozku klesá v noci, krátce před tím, než jdete spát, a postupně stoupá během dne. Existuje dobrý důvod se domnívat, že tato denní variace je spojena s dlouhodobým zdravím mozku – na tuto problematiku se plánujeme zaměřit nyní.“

Teplotní rytmy v poraněných mozcích

Aby vědci prozkoumali klinické důsledky údajů získaných od zdravých dobrovolníků, analyzovali údaje o teplotě mozků 114 pacientů, kteří utrpěli středně těžké až těžké traumatické poranění mozku. Průměrná teplota mozku takových pacientů byla 38,5 °C, což je stejné jako u zdravých jedinců, významný rozdíl však byl v rozptylu naměřených teplot – ty kolísaly od 32,6 °C až do 42,3 °C.

Ze 100 pacientů, pro které bylo k dispozici dostatek dat k analýze denních rytmů, byl u pouhé čtvrtiny zjištěn denní rytmus v teplotě jejich mozku. Vědci se zaměřili na prediktory přežití v intenzivní péči a zjistili, že měření absolutní teploty mozku má omezené využití. Naproti tomu denní kolísání teploty mozku bylo silně spojeno s přežitím – z pacientů s traumatickým poraněním mozku, u kterých byl pozorován denní teplotní rytmus mozku, zemřela pouze 4 % při intenzivní péči, naopak pacienti bez denního rytmu teploty mozku umírali ve 27 %.

Vědci upozorňují, že k potvrzení této souvislosti jsou zapotřebí další rozsáhlejší studie a že souvislost mezi teplotou mozku a přežitím je pouze korelativní, což znamená, že nelze předpokládat, že denní teplotní rytmy mozku přímo zvyšují přežití (nevíme, zda se jedná o příčinu a následek, víme pouze, že spolu oba jevy souvisí). Pozorovaná souvislost však znamená, že monitorování denních teplotních cyklů mozku u pacientů s traumatickým poraněním mozku může být slibným nástrojem k předpovědi přežití.

„Pomocí dosud nejkomplexnějšího průzkumu normální teploty lidského mozku (tj. zdravých lidí) jsme vytvořili 4D teplotní mapu mozku. Tato mapa poskytuje nezbytný referenční zdroj, se kterým lze porovnávat data pacientů, a mohla by změnit naše chápání toho, jak mozek funguje. To, že denní rytmus teploty mozku tak silně koreluje s přežitím po traumatickém poraněním mozku, naznačuje, že nepřetržité měření teploty mozku má velkou klinickou hodnotu,“ popisuje dr. Nina Rzechorzek, která se na studii podílela.

„Naše práce také otevírá dveře pro budoucí výzkum zaměřující se na to, zda lze narušení denních mozkových teplotních rytmů použít jako časný biomarker pro několik chronických mozkových poruch, včetně demence.“

Originální publikace: Brain (impact factor 13,5)

Zdroj: SciTechDaily

Zdroj titulního obrázku: Max Pixel

Více o mozku na CZECHSIGHT:

Prohlédněte si nejdetailnější 3D rekonstrukci lidského mozku
Pohled na mozek, jaký jsme dosud neměli možnost vidět. Amsterdamští vědci představili v posledním vydání prestižního časopisu Science Advances dosud nejdetailnější trojdimenzionální strukturu lidského mozku. Pomáhat bude vědcům, lékařům i studentům při výuce.
U vysoce kreativních lidí se nachází unikátní mozkové spoje
Výzkumníky z Kalifornské univerzity v Los Angeles bylo zjištěno, že mozky výjimečně kreativních lidí fungovaly rozdílně ve srovnání s kontrolní skupinou a mozková síť se lišila unikátním vzorem.