随着7月的到來，各地的氣溫都在上升，越來越多的人活躍在戶外。去海邊曬日光浴，去公園有大草坪，全家人一起野餐，這種生活想起來很美。然而，哥本哈根大學的一項新研究表明，在夏季長時間戶外鍛煉時戴帽子，頭皮直接暴露在陽光下，可能會損害大腦功能。
雖然這些結論聽起來很可怕，但研究人員的研究起點是有據可查的。世界上大約一半的人口生活在極端炎熱或寒冷天氣條件可能的地區，環境的熱效應可能會影響人們的生活和生産。在室外環境中，當直接暴露在人頭頂上方的太陽輻射下時，會産生相當大的熱負荷，研究人員通過這項研究證明，這種情況可能對人類健康有害。
圖檔來源：https://www.sopadre.com/plan-your-trip/weather/
<當熱量積聚>h1級"pgc-h-right-arrow"時，大腦如何冷卻？</h1>
大腦功能高度依賴于穩定的血糖和氧氣供應，但是當維持大腦恒溫狀态的條件發生變化時，大腦也非常脆弱。大腦被封閉在顱骨中，高度隔離，但大腦必須去除新陳代謝産生的熱量，以保持大腦的溫度。一般來說，大腦主要通過動脈血流散發熱量。在靜息狀态下，每分鐘700毫升的血流量可以帶走1千焦耳的能量，這将有助于大腦減少0.3攝氏度。
陽光可以穿透皮膚幾毫米，并加熱皮膚下面的組織，是以将頭部長時間直接暴露在強烈的太陽輻射下理論上可以提高大腦的溫度。在高溫下，大量的出汗消耗體内的水和鹽，導緻脫水，而體液和鹽分的減少直接導緻大腦血液供應不足。結果，大腦通過血液循環促進散熱的能力大大降低。此外，顱骨和顱腔中類似于保溫杯的特殊分層結構可能會極大地限制熱通行，進而使大腦的散熱情況變得更糟。
大腦中的血液流動有助于大腦散熱（照片：南加州大學）
<h1級"pgc-h-arrow-right">不僅影響散熱，而且太陽輻射影響運動認知功能</h1>
強烈的陽光是否真的會影響大腦功能和大腦溫度，這是我們與研究人員一起發現的。
該研究涉及八名健康男性，他們都喝了足夠的酒，可以在任何實驗前24小時戒酒和劇烈運動。如下圖所示，研究人員在實驗室中模拟了強烈的陽光（每平方米約1000瓦），以測試受試者的運動認知能力。測試分為四個主要方面：
1.簡單的運動任務（根據螢幕上提示的數字測試捏/調整力）。
2.簡單的認知任務（顯示器上顯示四個數字，參與者使用數字鍵盤計算并鍵入四個數字的總和）。
3.結合鍛煉認知任務（根據螢幕上的四個數字加法計算，然後輸入結果，并測試拇指和食指捏/調整力）。
4.複雜的視覺運動跟蹤任務（通過施加夾力，同時計算數字總和，鍵入結果以及通過應變片傳感器使用拇指和食指捏/調整力，用光标完成任務）。
太陽輻射原理圖的模拟。頭部輻射不僅包括上方的燈，還包括頭部和頸部。
（圖檔來源：參考。
下圖顯示，頭部長時間（2小時）暴露在模拟陽光下進行複雜運動和綜合運動認知任務的受試者得分顯着下降。相反，急性暴露（15分鐘）或持續的下半身加熱不會導緻運動認知能力下降。
它不僅會影響散熱，而且陽光輻射還會導緻大腦中的神經損傷（圖檔來源：Ref）
研究人員發現，長時間暴露在陽光下頭部和頸部會導緻身體的核心溫度（直腸溫度計測量的體溫在括約10厘米處測量到括約10厘米）上升1攝氏度，這顯然對身體功能的正常維持有相當大的負面影響。
此外，為了進一步研究陽光輻射對腦神經的影響，研究人員測試了受試者的腦幹聽覺誘導發電。什麼是腦幹聽覺誘導發電亭？讓我們先解釋一下聽覺通路是什麼。如下圖所示，我們耳朵外耳和中耳感受到的聲音振動被傳遞到内耳，在那裡人工耳蝸被轉化為生物電信号，然後通過聽覺神經一直傳遞到大腦皮層，在那裡可以聽到聲音。
聽覺到達路徑（圖檔：百度百科）
腦幹中的聽力誘導發電位點是腦幹損傷的客觀名額。該儀器記錄了在聲音的18毫秒内與聽覺相關的潛在反應，這反過來又反映了人工耳蝸到腦幹相關結構的功能。任何影響聽覺通路的病變或損傷都會影響該名額。
聽覺腦幹誘導的發電位置可以客觀、敏感地反映中樞神經系統的功能，往往當腦幹輕微受損且臨床無症狀和體征時，就發生了變化。通過測量該名額，研究發現，當長時間（約2小時，直到核心溫度上升1度）應用模拟陽光輻射時，受試者的腦幹聽覺誘導的發電位置發生變化，并且在急性（15分鐘）暴露于陽光輻射期間沒有顯示出影響的迹象。
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不僅如此，模拟了長期陽光直射的狀态，還顯著改變了生理和心理名額。受試者的心跳從每分鐘76次增加到116次，身體的核心溫度增加了1度，平均皮膚溫度提高了2.3攝氏度，特别是在枕骨的頭部和頸部。這些資料清楚地表明，受試者會感到強烈的不适感。
總體而言，該研究發現，長時間施加在頭部的輻射熱在一定程度上影響了大腦功能，特别是在複雜的運動和聯合運動認知測試中，受試者的能力顯示出顯着的衰減。頭部和頸部直接暴露于輻射熱中，輻射熱主要影響大腦的淺層部分。但即使隻是大腦淺層的溫度升高也會損害大腦的短期能力。相反，當下半身的輻射暴露導緻身體深部核心溫度的類似升高時，不會造成顯着的損害。此外，短期急性暴露于頭部和頸部會立即升高顱外（皮膚）的溫度，而不會對腦功能産生顯着影響。
<h1級"pgc-h-right-arrow">這是否意味着你不能在夏天快樂地玩"光頭黨"？</h1>
我們常說，今天的太陽毒性如此之大，以至于傷害了人們的大腦外殼。從這項最新研究的結論來看，這種說法不僅僅是誇大其詞。而且，腦殼疼痛很小，腦部問題可能相當嚴重。
然而，鑒于該研究的樣本量（八人）遠未具有統計學意義，這些結論雖然聽起來很可怕，但并不違反常識。大家都知道，長時間暴露在大太陽下，頭部沒有疼痛也有很大的中暑可能性。有很多像這樣的新研究，媒體傾向于過多甚至不恰當地解讀研究本身，我們不聽風雨。當然，雖然沒有必要大驚小怪，但在炎熱的夏天要注意防曬，避免中暑或完全可靠的"健康"建議。
有許多戶外工作者季節性地暴露在高溫下，這确實會影響他們的健康和工作。對于這一特定人群來說，使用各種形式的帽子遮陽可能是減少輻射暴露在身體上造成的熱損傷的好方法。但是，當使用安全帽等安全帽時，有限的冷卻能力也會加劇熱損傷。是以，這類人員應保證充足的飲水和适當的休息，避免在炎熱的陽光下長期勞動，以免造成腦功能短暫下降，造成安全事故。
炎熱的夏天，享受陽光是好的，做好防曬工作更為重要。
引用
Jacob F. Piil， Lasse Christiansen， Nathan B. Morris， C. Jacob Mikkelsen， Leonidas G. Ioannou， Andreas D. Flouris， Jesper Lundbye-Jensen & Lars Nybo.頭部直接暴露在太陽熱輻射下會損害運動認知能力。科學報告第10卷，文章編号：7812（2020）。
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産地：科普中國
制作：李卓思（京都大學農業博士）
監督：中國科學院計算機網絡資訊中心