随着7月的到来，各地的气温都在上升，越来越多的人活跃在户外。去海边晒日光浴，去公园有大草坪，全家人一起野餐，这种生活想起来很美。然而，哥本哈根大学的一项新研究表明，在夏季长时间户外锻炼时戴帽子，头皮直接暴露在阳光下，可能会损害大脑功能。
虽然这些结论听起来很可怕，但研究人员的研究起点是有据可查的。世界上大约一半的人口生活在极端炎热或寒冷天气条件可能的地区，环境的热效应可能会影响人们的生活和生产。在室外环境中，当直接暴露在人头顶上方的太阳辐射下时，会产生相当大的热负荷，研究人员通过这项研究证实，这种情况可能对人类健康有害。
图片来源：https://www.sopadre.com/plan-your-trip/weather/
<当热量积聚>h1级"pgc-h-right-arrow"时，大脑如何冷却？</h1>
大脑功能高度依赖于稳定的血糖和氧气供应，但是当维持大脑恒温状态的条件发生变化时，大脑也非常脆弱。大脑被封闭在颅骨中，高度隔离，但大脑必须去除新陈代谢产生的热量，以保持大脑的温度。一般来说，大脑主要通过动脉血流散发热量。在静息状态下，每分钟700毫升的血流量可以带走1千焦耳的能量，这将有助于大脑减少0.3摄氏度。
阳光可以穿透皮肤几毫米，并加热皮肤下面的组织，因此将头部长时间直接暴露在强烈的太阳辐射下理论上可以提高大脑的温度。在高温下，大量的出汗消耗体内的水和盐，导致脱水，而体液和盐分的减少直接导致大脑血液供应不足。结果，大脑通过血液循环促进散热的能力大大降低。此外，颅骨和颅腔中类似于保温杯的特殊分层结构可能会极大地限制热通行，从而使大脑的散热情况变得更糟。
大脑中的血液流动有助于大脑散热（照片：南加州大学）
<h1级"pgc-h-arrow-right">不仅影响散热，而且太阳辐射影响运动认知功能</h1>
强烈的阳光是否真的会影响大脑功能和大脑温度，这是我们与研究人员一起发现的。
该研究涉及八名健康男性，他们都喝了足够的酒，可以在任何实验前24小时戒酒和剧烈运动。如下图所示，研究人员在实验室中模拟了强烈的阳光（每平方米约1000瓦），以测试受试者的运动认知能力。测试分为四个主要方面：
1.简单的运动任务（根据屏幕上提示的数字测试捏/调整力）。
2.简单的认知任务（显示器上显示四个数字，参与者使用数字键盘计算并键入四个数字的总和）。
3.结合锻炼认知任务（根据屏幕上的四个数字加法计算，然后输入结果，并测试拇指和食指捏/调整力）。
4.复杂的视觉运动跟踪任务（通过施加夹力，同时计算数字总和，键入结果以及通过应变片传感器使用拇指和食指捏/调整力，用光标完成任务）。
太阳辐射原理图的模拟。头部辐射不仅包括上方的灯，还包括头部和颈部。
（图片来源：参考。
下图显示，头部长时间（2小时）暴露在模拟阳光下进行复杂运动和综合运动认知任务的受试者得分显着下降。相反，急性暴露（15分钟）或持续的下半身加热不会导致运动认知能力下降。
它不仅会影响散热，而且阳光辐射还会导致大脑中的神经损伤（图片来源：Ref）
研究人员发现，长时间暴露在阳光下头部和颈部会导致身体的核心温度（直肠温度计测量的体温在括约10厘米处测量到括约10厘米）上升1摄氏度，这显然对身体功能的正常维持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，研究人员测试了受试者的脑干听觉诱导发电。什么是脑干听觉诱导发电亭？让我们先解释一下听觉通路是什么。如下图所示，我们耳朵外耳和中耳感受到的声音振动被传递到内耳，在那里人工耳蜗被转化为生物电信号，然后通过听觉神经一直传递到大脑皮层，在那里可以听到声音。
听觉到达路径（图片：百度百科）
脑干中的听力诱导发电位点是脑干损伤的客观指标。该仪器记录了在声音的18毫秒内与听觉相关的潜在反应，这反过来又反映了人工耳蜗到脑干相关结构的功能。任何影响听觉通路的病变或损伤都会影响该指标。
听觉脑干诱导的发电位置可以客观、敏感地反映中枢神经系统的功能，往往当脑干轻微受损且临床无症状和体征时，就发生了变化。通过测量该指标，研究发现，当长时间（约2小时，直到核心温度上升1度）应用模拟阳光辐射时，受试者的脑干听觉诱导的发电位置发生变化，并且在急性（15分钟）暴露于阳光辐射期间没有显示出影响的迹象。
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不仅如此，模拟了长期阳光直射的状态，还显著改变了生理和心理指标。受试者的心跳从每分钟76次增加到116次，身体的核心温度增加了1度，平均皮肤温度提高了2.3摄氏度，特别是在枕骨的头部和颈部。这些数据清楚地表明，受试者会感到强烈的不适感。
总体而言，该研究发现，长时间施加在头部的辐射热在一定程度上影响了大脑功能，特别是在复杂的运动和联合运动认知测试中，受试者的能力显示出显着的衰减。头部和颈部直接暴露于辐射热中，辐射热主要影响大脑的浅层部分。但即使只是大脑浅层的温度升高也会损害大脑的短期能力。相反，当下半身的辐射暴露导致身体深部核心温度的类似升高时，不会造成显着的损害。此外，短期急性暴露于头部和颈部会立即升高颅外（皮肤）的温度，而不会对脑功能产生显着影响。
<h1级"pgc-h-right-arrow">这是否意味着你不能在夏天快乐地玩"光头党"？</h1>
我们常说，今天的太阳毒性如此之大，以至于伤害了人们的大脑外壳。从这项最新研究的结论来看，这种说法不仅仅是夸大其词。而且，脑壳疼痛很小，脑部问题可能相当严重。
然而，鉴于该研究的样本量（八人）远未具有统计学意义，这些结论虽然听起来很可怕，但并不违反常识。大家都知道，长时间暴露在大太阳下，头部没有疼痛也有很大的中暑可能性。有很多像这样的新研究，媒体倾向于过多甚至不恰当地解读研究本身，我们不听风雨。当然，虽然没有必要大惊小怪，但在炎热的夏天要注意防晒，避免中暑或完全可靠的"健康"建议。
有许多户外工作者季节性地暴露在高温下，这确实会影响他们的健康和工作。对于这一特定人群来说，使用各种形式的帽子遮阳可能是减少辐射暴露在身体上造成的热损伤的好方法。但是，当使用安全帽等安全帽时，有限的冷却能力也会加剧热损伤。因此，这类人员应保证充足的饮水和适当的休息，避免在炎热的阳光下长期劳动，以免造成脑功能短暂下降，造成安全事故。
炎热的夏天，享受阳光是好的，做好防晒工作更为重要。
引用
Jacob F. Piil， Lasse Christiansen， Nathan B. Morris， C. Jacob Mikkelsen， Leonidas G. Ioannou， Andreas D. Flouris， Jesper Lundbye-Jensen & Lars Nybo.头部直接暴露在太阳热辐射下会损害运动认知能力。科学报告第10卷，文章编号：7812（2020）。
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产地：科普中国
制作：李卓思（京都大学农业博士）
监督：中国科学院计算机网络信息中心