Жизнь и здоровье женщины - Непокойчицкий Г.А.
ISBN 5-94849-811-5
Скачать (прямая ссылка):
Возможные пути отвода тепла от головного мозга
Конвекция. Жидкие среды организма, и в первую очередь кровь, из-за своей боль-шой теплоемкости играют важную роль в поддержании теплового баланса в организме Может отвод тепла от мозга осуществляется )а счет переноса с кровью, лимфой или цереброспинальной жидкостью?
Ткани головного мозга (особенно серое вещество) имеют очень плотную сеть капилляров Обнаружено, что при прохождении крови через капилляры жидкость плазмы крови успевает до 40 раї полностью обменяться с жидкостью межклеточного пространства. Таким образом, плазменная и тканевая жидкости постоянно перемешиваются, а л о означает, что тем-
1040
ЧАСТЬ 20
ЧТО ЕСТЬ ЖИЗНЬ И ЗДОРОВЬЕ
пература крови должна быть такой же, как и температура тканей, через которые она проходит.
Для качественных оценок различных механизмов отвода энергии от головного мозга введем следующие обозначения:
М — масса головною мозга и близко прилегающих к нему тканей (кровь, лимфи цереброспинальная жидкость и т.д.) Пусть М=1500 г.
f — частота пульса, то есть количество сердечных сокращений в минуту Пусть f=60, то еегь сердечные сокращения происходят каждую секунду Пусть за одно сокращение сердце в среднем выталкивает 60 мл крови. Как уже отмечалось выше, в головной мозг поступит не менее ~ 20% от 60 мл. то есть ~ 12 мл крови.
Отвод тепла от мозга с венозной кровью При каждом следующем сокращении сердца новая порция обогащенной кислородом крови будет впрыснута в головной мозг. При этом «разогретая» за счет выделенной энергии венозная кровь будет выведена за пределы головного мозга. Поскольку мы предполагаем, что все ткани головного мозга имели одинаковую темпера-гуру, то вместе с венозной кровыо от головного мозга будет от ведено количество тепла, пропорциональное массе выводимой венозной крови Для простоты можно считать, чго 12 мл крови весят около 12 г. При одном сер-лечном сокращении из мозга уйдет 12 г крови, что составляет (12x100)/
I 500=0,8% от массы мозга Это означает, что около 0.8% от выделившегося в мозге тепла (30x0,008=0,24 Дж) за одно сердечное сокращение будет оттуда выведено. То есть, если предположить, что отвод тепла от мозга осуществляется только с венозной кровью, то 99.2% выделившейся в головном мозге энергии должно там остаться. Далее следует новый цикл впрыскивания в мозг кропи, ее использования и «разогрева мозга».
Таким образом, с каждым следующим сердечным сокращением мозг должен все больше нагреваться если нет других более эффективных пугей отвода выделившегося тепла.
Охлаждение мозга цереброспинальной жндкоегмо Предположим, что в качестве способа охлаждения головного мозга выступает циркуляция цереброспинальной жидкости В течение суток эта жидкость, заполняющая желудочки мозга и со всех сторон омывающая головной и спинной мозг, полностью обменивается около пяти раз, а ее объем составляет от 90 до 150 мл. Эта жидкость постоянно находится в контакте с мозгом, вырабатывается в его желудочках и выводится чере і венозную систему, поэтому ее температура всегда соответствует температуре головною мозга, а, следовательно. она нс может эффективно отводить от него тепло. Часть тепла, которая все же отводится с этой жидкостью, как и с лимфой, чрезвычайно мала.
Охлаждение мозга артериальной кровью. В силу того, что отходящие от головно-го мозга жидкости не могут обеспечить достаточно эффективного охлаждения мозга, можно претположить, что его охлаждение осуществляется артериальной кровью. Это может иметь место только в том случае, если температура артериальной крови будет несколько ниже средней температуры мозга Если предположить, что в тепло переходит хотя бы 50% ис-
ГЛАВА 20 2
МАТЕРИАЛЬНОСТЬ МЫСЛИ
1041
пользуемой головным мозгом энергии то, как показывают расчеіьі, температура артериальной крови должна быть на ~ 0,3 С ниже средней температуры мозговых тканей. Данными о сголь заметной разности темпера тур венозной и артериальной крови мозга медицина не располагает Поэтому артериальное охлаждение головного мозга кажется маловероятным В этом случае головно» мозг действительно будет напоминать печь для обогрева организма и внешней среды.
Очевидно, что только за счет конвекции уберечь головной моїг от быстрого перегре-ва невозможно Ведь таким путем отводится от мозга можег только несколько процентов (~ 5%, или ~ 30 ккал) or поступившей в мозг энергии.
Теплообмен. Установлено, что температура головного мозга и органов грудноїї и брюшной полости тела практически постоянна при любых видах деятельности человека и ие зависит от температуры внешней среды Это означает. что все окружающие головной мозгткани (кровь, цереброспинальная жидкость, нервные волокна и т.д.) всегда имеют приблизительно одинаковую температуру, близкую к температуре головною мозга. А поскольку нет заметного градиента (разницы) температуры, нет и значительного теплообмена.
Температура внешней среды, как правило, ниже температурі.! тела, поэтому вон можем теплообмен между головой человека и окружающей его средой Кожный покров головы ничем принципиально не отличается от кожи на других частях тела. Для теплообмена важна площадь поверхности, отдающей тепло. Поскольку плотности тела и головы человека приблизительно одинаковы, то площади излучающих тепло поверхностей можно считать пропорциональными их массе. Температура поверхности головы приблизительно соответствует температуре тела, поэтому можно предположить, что от головы идет такая же теплоотдача в окружающую среду, как и от других участков тела. Поэтому один килограмм массы головы рассеивает в окружающую среду столько же энергии сколько н килограмм любой другой части тела человека, то есть от 20 до 40 ккал в сутки Таким образом, если масса головы ~ 3 кг, то за счет теплообмена она будет выделять в окружающую среду около 100 ккал в сутки
