Выпей чаю — обмани гипоталамус

Что в первую очередь дают замерзшему человеку, если не водку? Разумеется, горячий чай. Считается, что это отлично помогает для быстрого согревания — уже после первых глотков по телу растекается блаженное тепло.

Но все это ошибки восприятия. На самом деле чай не согревает организм, а просто обманывает наши системы терморегуляции. И хотя в большинстве случаев такой обман в общем безобиден, иногда он может оказаться опасным для здоровья и даже для жизни.

Для особо ленивых тех, кто не хочет вникать в механизмы, в конце поста я дал краткую выжимку из всего текста. Внимательным читателям — для начала немного фактов.

Температура тела человека — очень неоднозначный параметр. Во-первых, она сильно различается в зависимости от органа. В модельной ситуации (легко одетый здоровый бодрствующий взрослый человек при 20^oC) температура ядра тела (внутренних органов и мозга) обычно находится в пределах 37-37,5^oC. Гглубокие слои мышц намного холоднее — около 33-35 градусов. А температура кистей и стоп и вовсе может быть около 27-28^oC.

На холоде температура конечностей и внешних слоев тканей снижается еще больше. Это происходит благодаря сужению периферических сосудов и необходимо для сохранения тепла в жизненно важных органах.

Во-вторых, температура самого ядра тела — тоже величина не постоянная. Опять-таки, у здорового человека в течение суток она изменяется на 1-1,5^oC (от 36^oC в районе 3-5 часов ночи до 37,5^oC около 6 вечера — примерно такие значения показал бы вам ректальный термометр). Все это нормальные значения, при которых человек не испытывает дискомфорта. Субъективное ощущение «сильного замерзания», сопровождающееся дрожью, появляется обычно при снижении температуры ядра до 35 градусов (если человек «мерзляк») и ниже (у более закаленных людей).

Теперь перейдем к практике.

Допустим, вы собрались в лес за грибами, но едва отошли от дома — как встретили своего друга, который сыграл в классическом сюжете анекдота и теперь в одних трусах продвигается от любовницы к себе домой. Поскольку стоит глубокая осень, он основательно замерз и дрожит. Допустим, что он человек не особо закаленный, и температура ядра тела у него — 35^oC.

Вы достаете термос с очень горячим чаем (ну просто кипяток только что дома налили) и даете ему чашечку. Теперь посчитаем, сколько чая ему надо выпить, чтобы согреться до 36 градусов. Для корректности задачи положим, что пригласить его в дом вы сейчас не можете — а значит его собственная теплопродукция находится в равновесии с охлаждающим воздействием осеннего воздуха.

Для чая оптимальной считается температура 50-55^oC, а напиток более 60 градусов воспринимается как «обжигающий». Положим, ваш приятель — человек не только замерзший, но и нетерпеливый. Он, кашляя и захлебываясь, пьет очень горячий чай. Отдавая тепловую энергию телу вашего друга, чай охлаждается до нашей искомой температуры 36 градусов, т.е. на 14^oC.

Ищем формулу:

Q_T = C*m_T*|Δt_T| = Q_Ч = C*m_Ч*|Δt_Ч|

Пропускаем промежуточные этапы сведения, и получаем:

m_Ч = (m_T*|Δt_T|)/|Δt_Ч|

где m_Ч — это искомая масса горячего чая, m_T — масса тела вашего друга (пускай это будет 80 кг), |Δt_T| — изменение температуры тела (мы нагреваем друга на 1 градус), |Δt_Ч| — изменение температуры чая (он охлаждается на 14 градусов, до температуры тела).

Считаем:

m_Ч = 80*1/14 = 5,7 кг

Итого, чтобы согреться, вашему другу надо выпить почти 6 литров горячего, обжигающего чая. А ваша жалкая чашечка на 300 мл нагреет его тело аж на 0,05^oC. Это совершенно мизерное значение, практически никак не отражающееся на функционировании организма. Из 2-х чайных ложек сахара, которые вы положили ему в чай, он получит примерно столько же энергии (правда она поступит в распоряжение организма не сразу, а примерно через 10 минут).

Тем не менее, несмотря на такой ничтожный термодинамический результат, ваш друг вам благодарен за помощь — потому что ему реально стало теплее. Почему так? Придется еще немного копнуть в физиологию.

За восприятие температуры у нас отвечает целая туча рецепторов: 3 вида кожных (тепловые, холодовые и неспецифические), собственные рецепторы тканей и сосудов, специализированные нейроны спинного мозга, да еще и тепловые нейроны переднего гипоталамуса (это в головном мозге).

Главный центр терморегуляции — задний гипоталамус, который больше всего «доверяет» терморецепторам переднего гипоталамуса, а уж потом реагирует также и на все остальные источники информации. Задняя доля гипоталамуса отвечает как за продукцию/сохранение тепла (сужение сосудов кожи, ног и рук, дрожание), так и за охлаждение организма (расширение сосудов кожи, ног и рук, выделение пота).

Также именно гипоталамус информирует наше ознание о текущей тепловой ситуации во всем теле. Если он получает слишком теплую кровь, то нам субъективно жарко. Если в гипоталамус поступает охлажденная кровь — мы мерзнем.

Кроме гипоталамуса, регулировать температуру может спинной мозг: если он детектирует значительное охлаждение тела, то тоже включает реакцию дрожания (сокращение мышц дает реально немалые цифры по теплопродукции).

Спинной мозг снабжается кровью от различных артерий (это зависит от сегмента), но все они находятся в глубинных слоях тела и не подходят к коже. Поэтому температура крови, подводимой к спинному мозгу, всегда соответствует температуре ядра тела.

А вот гипоталамус полностью «запитан» от сонной артерии, которая (так уж сложилось) идет под самой кожей, да еще и вдоль пищевода. Когда вы пьете горячий чай, кровь в сонной артерии сильно нагревается — иногда до 40 градусов и даже больше. Эта горячая кровь идет напрямую в головной мозг.

У гипоталамуса паника: перегрев смертельно опасен! Он начинает оперативно включать все системы охлаждения: потовые железы — на максимум; всем сосудам кожи и конечностей — полное расширение для отвода лишнего тепла. Поскольку температура замерзших рук и ног была около 25-28^oC или даже ниже, приток теплой 35-градусной крови воспринимается на ура. Мы ощущаем, как тепло распространяется по замерзшему телу.

Кроме того, информация о «перегреве» крови отправляется гипоталамусом в высшие инстанции: в кору головного мозга. Отсюда и общее субьективное ощущение тепла в теле.

В это же время ощущения спинного мозга остаются неизменными: ему все так же холодно. Именно поэтому, если сначала сильно промерзнуть, а потом выпить горячего чаю — то ощущение жара в теле и сильное потение могут в течение нескольких минут совмещаться с дрожью в руках и ногах. Просто гипоталамус и спинной мозг на некоторое время «разошлись во мнениях» относительно текущей тактики терморегуляции. Один включает на максимум механизмы охлаждения, а другой — все еще пытается согреться.

Но перейдем от механизмов обратно к практике: хорошо или плохо пить горячий чай «для сугреву»?

Если вы пришли с мороза в теплую квартиру — то ничего плохого в чае нет. Организм конечно не нагреется, зато субъективное ощущение комфорта появится. И это тоже неплохо.

А вот на холоде пить горячий чай очень нежелательно. Из-за расширения сосудов кожи и потения вы начинаете терять гораздо больше тепла, чем надо. Если вы вышли на денек прогуляться по морозной природе, то это еще ничего. Ну потеряете в результате нарушений терморегуляции лишних 100 граммов веса — вот и вся опасность. Но если до тепла далеко, съестных припасов нет, а замерзли вы уже капитально, то горячий чай может сыграть злую шутку, выманив у вашего гипоталамуса последние остатки тепла. Особенно это опасно для детей, у которых резервы энергии намного меньше наших.

Так что на холоде горячий чай может привести к переохлаждению организма — вплоть до критических состояний. Для согревания лучше есть высокоэнергетичную пищу (тот же шоколад), но ни в коем случае не пить горячий чай. Ну и, разумеется, тепло одеваться и искать внешние источники тепла (тот же костер, например).

ЗЫ: Кстати, зеркальную ситуацию мы увидим при жаре: холодные напитки забирают у тела совсем немного лишнего тепла, но тоже обманывают гипоталамус, вынуждая его экономить энергию, от которой на самом деле надо всеми силами избавляться. В этом свете среднеазиатская традиция пить в жару горячий чай — самое правильное решение. Так что казахи и монголы очень физиологично помогают своему телу справляться с жарой.

Выжимка:

1. Если человек сильно замерз и дрожит, то температура ядра тела (внутренние органы и мозг) у него как минимум на 1 градус меньше нижнего предела нормы — т.е. около 35^oC и ниже.

2. Чашка горячего чая подогревает тело на 0,05^oC. Это ничтожно мало для замерзшего человека.

3. Ощущение согревания после чая появляется потому, что чай, проходя по пищеводу, нагревает кровь в сонной артерии — а именно по температуре этой крови организм определяет, холодно ему или жарко.

4. Горячий чай создает иллюзию перегрева тела, из-за чего организм переключается из режима экономии тепла в режим его максимального расходования. Если замерзший человек уже сидит в теплом помещении, то это неопасно, но если он продолжает оставаться на холоде, такой обман восприятия в итоге может привести к переохлаждению, вплоть до критического. Особенно это опасно для детей.

5. На холоде вместо горячего чая надо есть шоколад, тепло одеваться и отжигать жечь костер.

6. Зеркальная ситуация будет в жару: вместо холодных напитков надо пить горячий чай, как это делают жители Средней Азии (уж они-то знают, что такое жара!). Это хотя и не очень комфортно (ведь вам будет казаться, что вы совсем уж критично перегреваетесь), но зато стимулирует охлаждение тела. В принципе, обычная, не охлажденная вода - тоже подойдет.


© Петр Черноморец